KR20230012791A - Non-aqueous electrolyte, and lithium secondary battery comprising the same - Google Patents

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박성국
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Abstract

The present invention relates to a non-aqueous electrolyte including: lithium salt; an organic solvent; and a compound represented by a specific formula. Provided is a non-aqueous electrolyte capable of improving lithium ion transport characteristics, electrochemical stability, and battery durability. A lithium secondary battery has excellent lifespan characteristics. Due to the excellent lithium ion transport characteristics, resistance is low and output characteristics can be improved.

Description

비수 전해액, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지{NON-AQUEOUS ELECTROLYTE, AND LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}Non-aqueous electrolyte, and a lithium secondary battery containing the same

본 발명은 비수 전해액, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and a lithium secondary battery including the same.

최근 정보사회의 발달로 인한 개인 IT 디바이스와 전산망이 발달되고 이에 수반하여 전반적인 사회의 전기에너지에 대한 의존도가 높아지면서, 전기 에너지를 효율적으로 저장하고 활용하기 위한 전지 기술 개발이 요구되고 있다.Recently, personal IT devices and computer networks have been developed due to the development of the information society, and as the dependence on electrical energy in the society as a whole has increased accordingly, the development of battery technology for efficiently storing and utilizing electrical energy is required.

특히, 환경 문제의 해결, 지속 가능한 순환형 사회의 실현에 대한 관심이 대두되면서, 리튬 이온 전지로 및 전기 이중층 커패시터 등의 축전 디바이스의 연구가 광범위하게 행해지고 있다. 이중, 리튬 이차전지는 전지 기술 중에서도 이론적으로 에너지 밀도가 가장 높은 전지 시스템으로 각광을 받고 있다.In particular, as interest in solving environmental problems and realizing a sustainable recycling-type society has emerged, research on electrical storage devices such as lithium ion batteries and electric double-layer capacitors has been extensively conducted. Among them, lithium secondary batteries are in the limelight as a battery system with the highest theoretical energy density among battery technologies.

상기 리튬 이차전지는 크게 리튬을 함유하고 있는 전이금속 산화물로 구성된 양극과, 리튬을 저장할 수 있는 음극, 리튬 이온을 전달하는 매개체가 되는 전해액, 분리막으로 구성되어 있으며, 이중 전해액의 경우 전지의 안정성(stability, safety) 등에 큰 영향을 주는 구성 성분으로 알려지면서, 이에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.The lithium secondary battery is largely composed of a positive electrode composed of a transition metal oxide containing lithium, a negative electrode capable of storing lithium, an electrolyte serving as a medium for delivering lithium ions, and a separator, and in the case of the double electrolyte, the stability of the battery ( As it is known as a component that greatly affects stability and safety, etc., many studies are being conducted on it.

이와 관련하여, 일반적으로 리튬 이차전지의 전해액은 리튬 염, 유기 용매 등을 포함하는 비수 전해액이 사용되며, 상기 유기 용매는 카보네이트 계열의 유기 용매 등이 사용되고 있다. 이때, 카보네이트 계열의 유기 용매는 고온 또는 고전압에 노출될 경우, 전극(양극 또는 음극) 계면에서 쉽게 분해되어 전해액의 기능을 발휘할 수 없고, 분해 부산물로서 CO2 등의 기체 부산물이 다량 방출되므로 리튬 이차전지의 부피를 증가시키고 전지 내구성을 저하시키는 원인이 되고 있다. 특히, Ni를 다량 함유하는 리튬 전이금속 복합 산화물을 양극 활물질로 사용하는 경우, 고전압이 요구되는 리튬 이차전지를 사용하는 경우 등에서 이러한 문제는 더욱 심화된다.In this regard, a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt and an organic solvent is generally used as an electrolyte for a lithium secondary battery, and a carbonate-based organic solvent is used as the organic solvent. At this time, when exposed to a high temperature or high voltage, the carbonate - based organic solvent is easily decomposed at the interface of the electrode (anode or cathode) and cannot function as an electrolyte solution. This causes the volume of the battery to increase and the durability of the battery to deteriorate. In particular, when a lithium transition metal composite oxide containing a large amount of Ni is used as a cathode active material, or when a lithium secondary battery requiring a high voltage is used, this problem is further intensified.

따라서, 리튬 이온 전달 특성과, 전기 화학적 안정성, 전지 내구성 등을 향상시킬 수 있는 리튬 이차전지용 비수 전해액의 개발이 시급한 실정이다.Therefore, there is an urgent need to develop a non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery capable of improving lithium ion transport characteristics, electrochemical stability, battery durability, and the like.

미국 공개특허 제2018-0316061호는 아마이드계 전해액 배터리를 개시하지만, 전술한 문제에 대한 대안을 제시하지 못하였다.US Patent Publication No. 2018-0316061 discloses an amide-based electrolyte battery, but failed to suggest an alternative to the above problems.

미국 공개특허 제2018-0316061호US Patent Publication No. 2018-0316061

본 발명의 일 과제는 리튬 이온 전달 특성, 전기 화학적 안정성 및 전지 내구성을 향상시킬 수 있는 비수 전해액을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte capable of improving lithium ion transport characteristics, electrochemical stability and battery durability.

또한, 본 발명의 다른 과제는 전술한 비수 전해액을 포함하는 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a lithium secondary battery including the above-described non-aqueous electrolyte.

본 발명은 리튬염; 유기 용매; 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물;을 포함하는 비수 전해액을 제공한다.The present invention is a lithium salt; organic solvents; And a compound represented by Formula 1;

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서, R1 및 R2은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 및 탄소수 6 내지 14의 아릴기 중에서 선택된 치환기이며, R3, R4, R5, 및 R6은 서로 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 및 탄소수 6 내지 14의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된 치환기이며, 상기 R1, R2, R3, R4, R5 및 R6 중 하나 이상의 치환기에 있어서, 하나 이상의 수소는 F, Br, Cl 및 I로 이루어진 군에서 선택된 할로겐 원소로 치환된다.In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a substituent selected from an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are each independently A substituent selected from the group consisting of hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 In at least one substituent of, at least one hydrogen is substituted with a halogen element selected from the group consisting of F, Br, Cl and I.

또한, 본 발명은 음극; 상기 음극에 대향하는 양극; 상기 음극 및 상기 양극 사이에 개재된 분리막; 및 전술한 비수 전해액;을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.In addition, the present invention is a negative electrode; an anode facing the cathode; a separator interposed between the cathode and the anode; And the aforementioned non-aqueous electrolyte; provides a lithium secondary battery comprising a.

본 발명에 따른 비수 전해액은 리튬염; 유기 용매; 및 특정 화학식으로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 리튬 이온 전달 특성, 전기 화학적 안정성 및 전지 내구성을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 비수 전해액에 포함된 화합물은 기존 카보네이트 계열 화합물에 비해 높은 녹는 점을 가지며, 안정적인 전기 화학적 특성을 갖고, 분해되더라도 CO2 등 기체 부산물이 발생되지 않아 리튬 이차전지 구동 시 전지의 부피 증가, 전지 내구성 감소를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 비수 전해액에 포함된 화합물은 화합물 내에 F, Br, Cl, I 등의 할로겐 원소를 포함함으로써, 리튬 이온과 배위 구조를 형성할 수 있으므로 리튬 이온 전달 성능을 향상시킬 수 있고, 화합물의 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 준위를 높일 수 있어 산화 안정성이 현저히 향상될 수 있고, 분해 반응에 의한 부산물 형성이 방지되며, 환원 분해가 용이하게 일어나 음극의 고체 전해질 계면막(Solid Electrolyte Interface layer, SEI layer)가 안정적으로 형성될 수 있다.The non-aqueous electrolyte solution according to the present invention includes a lithium salt; organic solvents; And by including a compound represented by a specific formula, it is characterized in that lithium ion transfer characteristics, electrochemical stability and battery durability can be improved. Specifically, the compound included in the non-aqueous electrolyte according to the present invention has a higher melting point than conventional carbonate-based compounds, has stable electrochemical properties, and does not generate gaseous by-products such as CO 2 even when decomposed, so that it can be used when driving a lithium secondary battery. It is possible to prevent an increase in volume and decrease in battery durability. In addition, the compound included in the non-aqueous electrolyte according to the present invention can form a coordination structure with lithium ions by including a halogen element such as F, Br, Cl, I, etc. in the compound, thereby improving lithium ion transfer performance, It is possible to increase the energy level of the HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) of the compound, so that oxidation stability can be remarkably improved, by-product formation by decomposition reaction is prevented, and reductive decomposition easily occurs, thereby forming a solid electrolyte interface film of the anode. Interface layer, SEI layer) can be stably formed.

따라서, 전술한 비수 전해액을 포함하는 리튬 이차전지는 전지 구동 시 전지의 부피 증가를 최소화하며 우수한 수명 특성을 갖고, 우수한 리튬 이온 전달 특성으로 인해 저항이 낮고 출력 특성이 향상될 수 있다.Accordingly, the lithium secondary battery including the above-described non-aqueous electrolyte solution minimizes the volume increase of the battery during battery operation, has excellent lifespan characteristics, and has low resistance and improved output characteristics due to excellent lithium ion transfer characteristics.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 이때, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to aid understanding of the present invention. At this time, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor appropriately defines the concept of terms in order to explain his/her invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be done.

또한, 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Also, in this specification, terms such as "comprise", "include" or "having" are intended to indicate that there is an embodied feature, number, step, component, or combination thereof, but not one or more other It should be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of features, numbers, steps, components, or combinations thereof.

본 명세서에서 평균 입경(D50)은 입자의 입경 분포 곡선에 있어서, 체적 누적량의 50%에 해당하는 입경으로 정의할 수 있다. 상기 평균 입경(D50)은 예를 들어, 레이저 회절법(laser diffraction method)을 이용하여 측정할 수 있다. 상기 레이저 회절법은 일반적으로 서브미크론(submicron) 영역에서부터 수 mm 정도의 입경의 측정이 가능하며, 고 재현성 및 고 분해성의 결과를 얻을 수 있다.In the present specification, the average particle diameter (D 50 ) may be defined as a particle diameter corresponding to 50% of the cumulative volume in the particle diameter distribution curve of the particles. The average particle diameter (D 50 ) may be measured using, for example, a laser diffraction method. The laser diffraction method is generally capable of measuring particle diameters of several millimeters in the submicron region, and can obtain results with high reproducibility and high resolution.

이하, 본 발명의 비수 전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the non-aqueous electrolyte solution of the present invention and a lithium secondary battery including the same will be described in detail.

비수 전해액non-aqueous electrolyte

본 발명은 비수 전해액을 제공한다. 구체적으로, 상기 비수 전해액은 리튬 이차전지용 비수 전해액일 수 있다.The present invention provides a non-aqueous electrolyte solution. Specifically, the non-aqueous electrolyte may be a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery.

구체적으로, 본 발명에 따른 비수 전해액은 리튬염; 유기 용매; 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물;을 포함한다.Specifically, the non-aqueous electrolyte solution according to the present invention includes a lithium salt; organic solvents; and a compound represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1에서, R1 및 R2은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 및 탄소수 6 내지 14의 아릴기 중에서 선택된 치환기이며, R3, R4, R5, 및 R6은 서로 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 및 탄소수 6 내지 14의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된 치환기이며, 상기 R1, R2, R3, R4, R5 및 R6 중 하나 이상의 치환기에 있어서, 하나 이상의 수소는 F, Br, Cl 및 I로 이루어진 군에서 선택된 할로겐 원소로 치환된다.In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a substituent selected from an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are each independently A substituent selected from the group consisting of hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 In at least one substituent of, at least one hydrogen is substituted with a halogen element selected from the group consisting of F, Br, Cl and I.

본 발명에 따른 비수 전해액은 리튬염; 유기 용매; 및 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함함으로써, 리튬 이온 전달 특성, 전기 화학적 안정성 및 전지 내구성을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 본 발명에 따른 비수 전해액에 포함되는 화학식 1로 표시되는 화합물은 기존 카보네이트 계열 화합물에 비해 높은 녹는 점을 가지며, 안정적인 전기 화학적 특성을 갖고, 분해되더라도 CO2 등 기체 부산물이 발생되지 않아 리튬 이차전지 구동 시 전지의 부피 증가, 전지 내구성 감소를 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 비수 전해액에 포함된 화합물은 화합물 내에 F, Br, Cl, I 등의 할로겐 원소를 포함함으로써, 리튬 이온과 배위 구조를 형성할 수 있으므로 리튬 이온 전달 성능을 향상시킬 수 있고, 화합물의 HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital)의 에너지 준위를 높일 수 있어 산화 안정성이 현저히 향상될 수 있고, 분해 반응에 의한 부산물 형성이 방지되며, 환원 분해가 용이하게 일어나 음극의 고체 전해질 계면막(Solid Electrolyte Interface later, SEI layer)가 안정적으로 형성될 수 있다.The non-aqueous electrolyte solution according to the present invention includes a lithium salt; organic solvents; And by including the compound represented by Formula 1, it is characterized in that the lithium ion transfer characteristics, electrochemical stability and battery durability can be improved. Specifically, the compound represented by Formula 1 included in the non-aqueous electrolyte according to the present invention has a higher melting point than conventional carbonate-based compounds, has stable electrochemical properties, and does not generate gaseous by-products such as CO 2 even when decomposed, so that lithium When the secondary battery is driven, it is possible to prevent an increase in the volume of the battery and a decrease in battery durability. In addition, the compound included in the non-aqueous electrolyte according to the present invention can form a coordination structure with lithium ions by including a halogen element such as F, Br, Cl, I, etc. in the compound, thereby improving lithium ion transfer performance, It is possible to increase the energy level of the HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) of the compound, so that oxidation stability can be remarkably improved, by-product formation by decomposition reaction is prevented, and reductive decomposition easily occurs, thereby forming a solid electrolyte interface film of the anode. Interface later, SEI layer) can be stably formed.

따라서, 전술한 비수 전해액을 포함하는 리튬 이차전지는 전지 구동 시 전지의 부피 증가를 최소화하며 우수한 수명 특성을 갖고, 우수한 리튬 이온 전달 특성으로 인해 저항이 낮고 출력 특성이 향상될 수 있다.Accordingly, the lithium secondary battery including the above-described non-aqueous electrolyte solution minimizes the volume increase of the battery during battery operation, has excellent lifespan characteristics, and has low resistance and improved output characteristics due to excellent lithium ion transfer characteristics.

(1) 리튬 염(1) lithium salt

본 발명의 비수 전해액은 리튬 염을 포함한다. 상기 리튬 염은 리튬 이차전지 내에서 전해질 염으로 사용되는 것으로서, 리튬 이온을 전달하기 위한 매개체로서 사용되는 것이다.The non-aqueous electrolyte solution of the present invention contains a lithium salt. The lithium salt is used as an electrolyte salt in a lithium secondary battery and is used as a medium for transferring lithium ions.

통상적으로, 리튬염은 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2, CF3SO3Li, LiC(CF3SO2)3, LiC4BO8, LiTFSI, LiFSI, 및 LiClO4로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있으며, 구체적으로 전해질의 이온 전달 특성 및 전기화학적 안정성 등을 고려하여 LiPF6를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 상기 리튬 염은 1종 또는 필요에 따라서 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.Typically, lithium salts are LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , CF 3 SO 3 Li, LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , LiC 4 BO 8 , LiTFSI, LiFSI , and at least one selected from the group consisting of LiClO 4 . It may include, but is not limited to. Meanwhile, the lithium salt may be used alone or in combination of two or more, if necessary.

상기 리튬 염은 상기 비수 전해액에 0.5M 내지 5M의 농도로 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.5M 내지 4M의 농도로 포함될 수 있다. 상기 리튬 염의 농도가 상기 범위 내인 경우, 비수 전해액 내 리튬 이온의 농도가 적절하여 전지의 충방전이 제대로 이루어질 수 있고, 비수 전해액의 점도가 적절하여 전지 내 젖음성(wetting)이 향상됨으로써 전지 성능이 개선될 수 있다.The lithium salt may be included in the non-aqueous electrolyte at a concentration of 0.5M to 5M, preferably at a concentration of 0.5M to 4M. When the concentration of the lithium salt is within the above range, the concentration of lithium ions in the non-aqueous electrolyte is appropriate, so that the battery can be properly charged and discharged, and the viscosity of the non-aqueous electrolyte is appropriate, so that wetting within the battery is improved, thereby improving battery performance. It can be.

상기 리튬 염은 상기 비수 전해액에 5중량% 내지 20중량%, 구체적으로 7중량% 내지 15중량%로 포함될 수 있다. 상기 리튬 염이 상기 범위로 포함될 경우, 비수 전해액 내 리튬 이온의 농도가 적절하여 전지의 충방전이 제대로 이루어질 수 있고, 비수 전해액의 점도가 적절하여 전지 내 젖음성(wetting)이 향상됨으로써 전지 성능이 개선될 수 있다.The lithium salt may be included in the nonaqueous electrolyte in an amount of 5% to 20% by weight, specifically 7% to 15% by weight. When the lithium salt is included in the above range, the concentration of lithium ions in the non-aqueous electrolyte is appropriate, so that the battery can be properly charged and discharged, and the viscosity of the non-aqueous electrolyte is appropriate, so that wetting in the battery is improved, thereby improving battery performance. It can be.

(2) 화학식 1로 표시되는 화합물(2) a compound represented by Formula 1

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함한다.The present invention includes a compound represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 화학식 1에서, R1 및 R2은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 및 탄소수 6 내지 14의 아릴기 중에서 선택된 치환기이며, R3, R4, R5, 및 R6은 서로 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 및 탄소수 6 내지 14의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된 치환기이며, 상기 R1, R2, R3, R4, R5 및 R6 중 하나 이상의 치환기에 있어서, 하나 이상의 수소는 F, Br, Cl 및 I로 이루어진 군에서 선택된 할로겐 원소로 치환된다.In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a substituent selected from an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are each independently A substituent selected from the group consisting of hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 In at least one substituent of, at least one hydrogen is substituted with a halogen element selected from the group consisting of F, Br, Cl and I.

기존 비수 전해액의 경우, 일반적으로 카보네이트 계열 화합물이 포함되며, 구체적으로 선형 카보네이트 계열, 고리형 카보네이트 계열의 화합물이 유기 용매로서 사용될 수 있다. 이때, 고리형 카보네이트 계열 화합물의 경우, 전지 구동 시 고리 열림(Ring opening)으로 인해 CO, CO2 등의 기체 부산물을 발생하는 문제가 있다. 이러한 기체 부산물은 리튬 이차전지의 부피 증가, 내구성 감소의 문제를 발생시킬 수 있다. 또한, 고리형 카보네이트 계열의 화합물은 환원 분해 등에 의해 음극의 고체 전해질 계면막(Solid Electrolyte Interface layer, 이하 SEI layer로 기재함)의 형성 반응에 참여하므로, 상기 화합물의 산화 안정성은 리튬 이차전지의 안정적인 구동, 수명 특성에 중요하다.In the case of a conventional non-aqueous electrolyte, a carbonate-based compound is generally included, and specifically, a linear carbonate-based compound or a cyclic carbonate-based compound may be used as an organic solvent. At this time, in the case of cyclic carbonate-based compounds, there is a problem of generating gaseous by-products such as CO and CO 2 due to ring opening during battery operation. These gaseous by-products may cause problems such as an increase in the volume of the lithium secondary battery and a decrease in durability. In addition, since the cyclic carbonate-based compound participates in the formation reaction of the solid electrolyte interface layer (hereinafter referred to as SEI layer) of the negative electrode by reduction decomposition, the oxidation stability of the compound is stable for lithium secondary batteries. It is important for driving and life characteristics.

이러한 측면에서, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 화합물을 비수 전해액에 포함시킴으로써, 리튬 이온 전달 성능, 전기 화학적 안정성 및 전지 내구성을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 예를 들면, 비수 전해액에서 상기 고리형 카보네이트 계열 화합물에 일부 대체되거나, 대체될 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 높은 녹는 점을 가지며, 안정적인 전기 화학적 특성을 갖고, 전지 구동 시 분해되더라도 기체 부산물을 발생시키지 않으므로, 리튬 이차전지 구동 시 전지의 부피 증가를 방지하며, 전지 내구성이 크게 향상되며, 전지의 수명 성능이 현저히 향상될 수 있다. In this respect, the present invention is characterized in that lithium ion transfer performance, electrochemical stability, and battery durability can be improved by including the compound represented by Formula 1 in the non-aqueous electrolyte. Specifically, the compound represented by Chemical Formula 1 may be partially substituted or substituted for the cyclic carbonate-based compound in a non-aqueous electrolyte, for example. The compound represented by Chemical Formula 1 has a high melting point, has stable electrochemical properties, and does not generate gaseous by-products even when decomposed during battery operation, thereby preventing an increase in the volume of the battery when driving a lithium secondary battery, and greatly improving battery durability. and the lifespan performance of the battery can be significantly improved.

또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 화합물 내에서 전자 끄는 기(Electron Withdrawing Group)로 기능할 수 있게 하는 F, Br, Cl, I 등의 할로겐 원소를 포함하므로, 화합물의 산화 안정성을 향상되어 환원 분해가 용이하게 일어날 수 있어 음극의 SEI layer가 안정적으로 형성될 수 있으며, 높은 유전율 특성으로 인해 이온 전달 성능을 가질 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 비수 전해액은 리튬 이차전지의 출력 성능, 수명 성능 및 전지 내구성을 현저한 수준으로 향상시킬 수 있다.In addition, since the compound represented by Formula 1 contains halogen elements such as F, Br, Cl, and I that enable it to function as an electron withdrawing group in the compound, the oxidation stability of the compound is improved to reduce Decomposition can occur easily, so the SEI layer of the negative electrode can be stably formed, and it can have ion transport performance due to its high dielectric constant. Accordingly, the non-aqueous electrolyte solution of the present invention can significantly improve the output performance, lifespan performance, and battery durability of the lithium secondary battery.

상기 화학식 1에 있어서, 상기 할로겐 원소는 F, Br, Cl 및 I로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, 구체적으로 높은 전자 주는 효과(electron withdrawing effect), 및 산화 안정성 향상 효과의 측면에서 F일 수 있다.In Formula 1, the halogen element may be selected from the group consisting of F, Br, Cl, and I, and specifically may be F in terms of high electron withdrawing effect and oxidation stability enhancing effect. .

상기 화학식 1에 있어서, R1 및 R2은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 및 탄소수 6 내지 14의 아릴기 중에서 선택된 치환기일 수 있고, 구체적으로 화합물의 입체 장애(Steric hinderance) 발생을 방지하고, 비수 전해액의 점도 증가를 방지하여 물질 전달 성능을 높이는 측면에서 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 5의 알킬기일 수 있고, 보다 구체적으로 메틸기일 수 있다. 한편, R1 및 R2가 수소일 경우, 질소에 연결된 수소의 반응성으로 인해 화합물의 안정성이 저하되는 문제가 있으므로 바람직하지 않다.In Formula 1, R 1 and R 2 may be each independently a substituent selected from an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and specifically prevents occurrence of steric hinderance in the compound and may be an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms independently of each other, and more specifically, a methyl group, in terms of preventing an increase in the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution to increase mass transfer performance. On the other hand, when R 1 and R 2 are hydrogen, it is not preferable because the stability of the compound is lowered due to the reactivity of hydrogen connected to nitrogen.

상기 화학식 1에 있어서, R3, R4, R5, 및 R6은 서로 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 및 탄소수 6 내지 14의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된 치환기일 수 있고, 구체적으로 화합물의 입체 장애(Steric hinderance) 발생을 방지하고, 비수 전해액의 점도 증가를 방지하여 물질 전달 성능을 높이는 측면에서 서로 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 5의 알킬기, 및 탄소수 1 내지 5의 알콕시기로 이루어진 군에서 선택된 치환기일 수 있고, 보다 구체적으로 서로 독립적으로 수소, 메틸기 및 메톡시기로 이루어진 군에서 선택된 치환기일 수 있다.In Formula 1, R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 14 carbon atoms. It may be a selected substituent, and specifically, hydrogen, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a carbon number independently of each other in terms of preventing the occurrence of steric hinderance of the compound and preventing the increase in viscosity of the non-aqueous electrolyte to increase the mass transfer performance. It may be a substituent selected from the group consisting of 1 to 5 alkoxy groups, and more specifically, may be substituents independently selected from the group consisting of hydrogen, a methyl group, and a methoxy group.

상기 R1, R2, R3, R4, R5 및 R6 중 하나 이상의 치환기에 있어서, 하나 이상의 수소는 F, Br, Cl 및 I로 이루어진 군에서 선택된 할로겐 원소로 치환될 수 있다. 상기 R1, R2, R3, R4, R5 및 R6 중 하나 이상의 치환기에 치환된 하나 이상의 할로겐 원소(구체적으로, F, Br, Cl 및 I로 이루어진 군에서 선택된 할로겐 원소)는 상기 화합물 내에서 전자 끄는 기로 기능하여 리튬 이온의 전달 성능을 향상시킬 수 있으며, 화합물의 산화 안정성을 향상시킬 수 있다.In one or more substituents of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 , one or more hydrogens may be substituted with a halogen element selected from the group consisting of F, Br, Cl and I. The R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 One or more halogen elements substituted with one or more substituents (specifically, a halogen element selected from the group consisting of F, Br, Cl and I) are Functioning as an electron withdrawing group in the compound, it can improve the transfer performance of lithium ions and improve the oxidation stability of the compound.

구체적으로, 상기 R3, R4, R5 및 R6 중 하나 이상의 치환기에 있어서, 하나 이상의 수소는 F, Br, Cl 및 I로 이루어진 군에서 선택된 할로겐 원소로 치환될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 R3, R4, R5 및 R6 중 하나 이상의 치환기에 있어서 하나 이상의 수소가 F, Br, Cl 및 I로 이루어진 군에서 선택된 할로겐 원소로 치환될 때, R1 및 R2에 존재하는 수소에 F, Br, Cl 및 I로 이루어진 군에서 선택된 할로겐 원소가 치환되지 않을 수 있다. 상기 화합물 내에서 할로겐 원소의 치환 또는 존재에 따라 얻는 산화 안정성 향상 효과는 치환 위치에 제한되지 않으나, R1 및 R2에 인접한 질소의 전자 주는 효과(Electron Donating Effect)에 의해 산화 안정성이 다소 감소될 수 있음을 고려할 때, R3, R4, R5 및 R6 중 하나 이상에 할로겐 원소가 존재 또는 치환되는 것이 바람직하다.Specifically, in at least one substituent of R 3 , R 4 , R 5 and R 6 , at least one hydrogen may be substituted with a halogen element selected from the group consisting of F, Br, Cl and I. More specifically, when one or more hydrogens in one or more substituents of R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are substituted with a halogen element selected from the group consisting of F, Br, Cl and I, R 1 and R 2 A halogen element selected from the group consisting of F, Br, Cl and I may not be substituted for hydrogen present in . The oxidation stability improvement effect obtained by the substitution or presence of a halogen element in the compound is not limited to the substitution position, but the oxidation stability may be slightly reduced due to the electron donating effect of nitrogen adjacent to R 1 and R 2 Considering that it is possible, it is preferable that a halogen element is present or substituted in one or more of R 3 , R 4 , R 5 and R 6 .

보다 구체적으로, 상기 R3, R4, R5 및 R6 중 하나의 치환기에 있어서, 하나 이상의 수소는 F, Br, Cl 및 I로 이루어진 군에서 선택된 할로겐 원소로 치환될 수 있다. 예를 들면, 상기 R3에 존재하는 하나 이상의 수소는 F, Br, Cl 및 I로 이루어진 군에서 선택된 할로겐 원소로 치환될 수 있고, R4, R5 및 R6에 존재하는 수소에 F, Br, Cl 및 I로 이루어진 군에서 선택된 할로겐 원소가 치환되지 않을 수 있다. 치환기 개수의 증가에 따른 비수 전해액의 점도 증가, 리튬 이온 전달 성능 저하를 방지하는 것과, 화합물의 산화 안정성 향상, 전지 내구성 향상의 양립을 고려할 때, 상기 R3, R4, R5 및 R6 중 하나의 치환기에 있어서 하나 이상의 수소에 F, Br, Cl 및 I로 이루어진 군에서 선택된 할로겐 원소가 치환되는 것이 바람직하다.More specifically, in one substituent of R 3 , R 4 , R 5 and R 6 , one or more hydrogens may be substituted with a halogen element selected from the group consisting of F, Br, Cl and I. For example, one or more hydrogen present in R 3 may be substituted with a halogen element selected from the group consisting of F, Br, Cl and I, and hydrogen present in R 4 , R 5 and R 6 may be replaced by F, Br , a halogen element selected from the group consisting of Cl and I may be unsubstituted. Considering the compatibility of preventing an increase in the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution and a decrease in the lithium ion transport performance due to an increase in the number of substituents, and improving the oxidation stability of the compound and improving the durability of the battery, among R 3 , R 4 , R 5 and R 6 In one substituent, it is preferable that at least one hydrogen is substituted with a halogen element selected from the group consisting of F, Br, Cl and I.

보다 구체적으로, 상기 R3, R4, R5 및 R6 중 하나 이상의 치환기는 서로 독립적으로 트리플루오로메틸기(-CF3) 및 트리플루오로메톡시기(-OCF3) 중에서 선택될 수 있다. 바람직하게 상기 R3, R4, R5 및 R6 중 하나의 치환기는 트리플루오로메틸기 및 트리플루오로메톡시기 중에서 선택될 수 있다. 상기 치환기일 때, 전술한 리튬 이온 전달 성능, 전지 내구성, 산화 안정성 향상 효과가 더욱 잘 구현될 수 있다.More specifically, one or more substituents of R 3 , R 4 , R 5 and R 6 may be independently selected from a trifluoromethyl group (-CF 3 ) and a trifluoromethoxy group (-OCF 3 ). Preferably, the substituent of one of R 3 , R 4 , R 5 and R 6 may be selected from a trifluoromethyl group and a trifluoromethoxy group. When the substituent is used, the above-described effects of improving lithium ion transfer performance, battery durability, and oxidation stability can be better realized.

보다 구체적으로, 상기 R3, R4, R5 및 R6 중 하나 이상의 치환기는 서로 독립적으로 트리플루오로메톡시기일 수 있다. 바람직하게 상기 R3, R4, R5 및 R6 중 하나의 치환기는 트리플루오로메톡시기일 수 있다. 상기 치환기일 때, 트리플루오로메톡시기에 존재하는 산소로 인해 추가적인 리튬 이온 전달 성능의 향상을 기대할 수 있다.More specifically, at least one substituent selected from R 3 , R 4 , R 5 and R 6 may independently be a trifluoromethoxy group. Preferably, one substituent of R 3 , R 4 , R 5 and R 6 may be a trifluoromethoxy group. In the case of the substituent, additional improvement in lithium ion transfer performance can be expected due to the oxygen present in the trifluoromethoxy group.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 및 하기 화학식 3로 표시되는 화합물 중에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있고, 구체적으로 하기 화학식 3로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.The compound represented by Formula 1 may include at least one selected from a compound represented by Formula 2 below and a compound represented by Formula 3 below, and may specifically include a compound represented by Formula 3 below.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00004
Figure pat00004

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00005
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상기 화학식 2 및 화학식 3에서, R1 및 R2은 상기 화학식 1에서 설명한 바와 같을 수 있다. 구체적으로, 상기 화학식 2 및 상기 화학식 3에 있어서, R1 및 R2은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 및 탄소수 6 내지 14의 아릴기 중에서 선택된 치환기일 수 있고, 구체적으로 서로 독립적으로 화합물의 입체 장애(Steric hinderance) 발생을 방지하고, 비수 전해액의 점도 증가를 방지하여 물질 전달 성능을 높이는 측면에서 탄소수 1 내지 5의 알킬기일 수 있고, 보다 구체적으로 메틸기일 수 있다.In Formula 2 and Formula 3, R 1 and R 2 may be as described in Formula 1 above. Specifically, in Formula 2 and Formula 3, R 1 and R 2 may each independently be a substituent selected from an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and specifically, independently of each other, a compound It may be an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and more specifically, a methyl group, in terms of preventing occurrence of steric hinderance and increasing mass transfer performance by preventing an increase in the viscosity of the non-aqueous electrolyte.

구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 4로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 5로 표시되는 화합물 중에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있다.Specifically, the compound represented by Chemical Formula 1 may include at least one selected from a compound represented by Chemical Formula 4 and a compound represented by Chemical Formula 5 below.

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00006
Figure pat00006

[화학식 5][Formula 5]

Figure pat00007
Figure pat00007

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 비수 전해액에 0.2중량% 내지 45중량%, 구체적으로 5중량% 내지 30중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함될 때, 상기 화합물이 비수 전해액의 리튬 이온 전달 성능이 보다 향상될 수 있고, SEI layer의 안정적인 형성을 가능하게 하며, 전해질의 점도가 과도하게 높아짐으로 인해 이온 전도도가 저하되고 전해질의 젖음성을 저하시키는 문제를 방지할 수 있다.The compound represented by Formula 1 may be included in the non-aqueous electrolyte in an amount of 0.2% to 45% by weight, specifically 5% to 30% by weight. When the compound is included in the above range, the lithium ion transport performance of the non-aqueous electrolyte solution can be further improved, the stable formation of the SEI layer is possible, and the ion conductivity is lowered due to excessively high viscosity of the electrolyte, and the wettability of the electrolyte is improved. problems can be prevented.

(3) 유기 용매(3) organic solvent

본 발명에 따른 비수 전해액은 유기 용매를 포함한다. 상기 유기 용매는 리튬 이차전지에 통상적으로 사용되는 비수계 용매로서, 이차전지의 충방전 과정에서 산화 반응 등에 의한 분해가 최소화될 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.The non-aqueous electrolyte solution according to the present invention contains an organic solvent. The organic solvent is a non-aqueous solvent commonly used in lithium secondary batteries, and is not particularly limited as long as decomposition due to an oxidation reaction or the like can be minimized during charging and discharging of the secondary battery.

구체적으로, 상기 유기 용매는 선형 카보네이트, 고리형 카보네이트, 선형 에스테르, 고리형 에스테르, 에테르, 글라임, 및 니트릴 중에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있다. 상기 유기 용매는 바람직하게 선형 카보네이트 및 고리형 카보네이트 중에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게 선형 카보네이트 및 고리형 카보네이트를 포함할 수 있다. 특히, 기존 비수 전해액은 일반적으로 높은 유전율, 리튬 염의 해리 등을 위해 고리형 카보네이트를 유기 용매로서 사용할 수 있는데, 이러한 고리형 카보네이트의 역할을 상술한 화학식 1로 표시되는 화합물이 일부 대체 또는 대체하여 수행할 수 있다. 특히, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 높은 산화 안정성을 갖고, 리튬 이온 전달 성능이 우수하며, 기체 부산물을 발생시키지 않아 리튬 이차전지의 내구성, 수명 특성을 향상시킬 수 있으므로, 고리형 카보네이트를 사용한 경우에 비해 우수한 전지 특성이 바람직한 수준으로 발휘될 수 있다.Specifically, the organic solvent may include at least one selected from linear carbonate, cyclic carbonate, linear ester, cyclic ester, ether, glyme, and nitrile. The organic solvent may preferably include at least one selected from linear carbonates and cyclic carbonates, and more preferably include linear carbonates and cyclic carbonates. In particular, existing non-aqueous electrolytes can generally use cyclic carbonate as an organic solvent for high permittivity and dissociation of lithium salts. can do. In particular, since the compound represented by Formula 1 has high oxidation stability, excellent lithium ion transport performance, and does not generate gaseous by-products, it can improve durability and lifespan characteristics of a lithium secondary battery, so when cyclic carbonate is used Compared to the above, excellent battery characteristics can be exhibited at a desirable level.

상기 선형 카보네이트는 디메틸 카보네이트(dimethyl carbonate, DMC), 디에틸 카보네이트(diethyl carbonate, DEC), 디프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트 및 에틸프로필 카보네이트로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있다.The linear carbonate is at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, ethylmethyl carbonate (EMC), methylpropyl carbonate and ethylpropyl carbonate can include

상기 고리형 카보네이트는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트 및 플루오로에틸렌 카보네이트(FEC)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있다.The cyclic carbonate is ethylene carbonate (ethylene carbonate, EC), propylene carbonate (propylene carbonate, PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2,3 - It may include at least one selected from the group consisting of pentylene carbonate, vinylene carbonate and fluoroethylene carbonate (FEC).

상기 선형 에스테르의 구체적인 예로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, 프로필 프로피오네이트, 및 부틸 프로피오네이트 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the linear ester include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, and butyl propionate, but are not limited thereto.

상기 고리형 에스테르의 구체적인 예로는 γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, σ-발레로락톤, ε-카프로락톤 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the cyclic ester include γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, σ-valerolactone, and ε-caprolactone, but are not limited thereto.

상기 에테르의 구체적인 예로는 디메틸에테르, 디에틸에테르, 디프로필 에테르, 메틸에틸에테르, 메틸프로필 에테르, 에틸프로필 에테르, 1,3-디옥소란(DOL) 및 2,2-비스(트리플루오로메틸)-1,3-디옥소란(TFDOL) 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the ether include dimethyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, methyl ethyl ether, methyl propyl ether, ethyl propyl ether, 1,3-dioxolane (DOL) and 2,2-bis (trifluoromethyl ) -1,3-dioxolane (TFDOL) and the like, but are not limited thereto.

상기 글라임의 구체적인 예로는 디메톡시에탄(글라임, DME), 디에톡시에탄, 디글라임(digylme), 트리-글라임(Triglyme), 및 테트라-글라임(TEGDME) 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. Specific examples of the glyme include dimethoxyethane (glyme, DME), diethoxyethane, diglyme, tri-glyme, and tetra-glyme (TEGDME), but are limited thereto. It is not.

상기 니트릴의 구체적인 예로는 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 부티로니트릴, 발레로니트릴, 카프릴로니트릴, 헵탄니트릴, 싸이클로펜탄 카보니트릴, 싸이클로헥산 카보니트릴, 2-플루오로벤조니트릴, 4-플루오로벤조니트릴, 다이플루오로벤조니트릴, 트리플루오로벤조니트릴, 페닐아세토니트릴, 2-플루오로페닐아세토니트릴, 4-플루오로페닐아세토니트릴 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of the nitrile include acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, caprylonitrile, heptanenitrile, cyclopentane carbonitrile, cyclohexane carbonitrile, 2-fluorobenzonitrile, 4-fluorobenzo nitrile, difluorobenzonitrile, trifluorobenzonitrile, phenylacetonitrile, 2-fluorophenylacetonitrile, 4-fluorophenylacetonitrile, etc., but are not limited thereto.

구체적으로, 상기 유기 용매는 선형 카보네이트를 포함할 수 있다. 기존 비수 전해액은 일반적으로 높은 유전율, 리튬 염의 해리 등을 위해 선형 카보네이트와 함께 고리형 카보네이트를 사용할 수 있는데, 이러한 고리형 카보네이트의 역할을 상술한 화학식 1로 표시되는 화합물이 일부 대체 또는 대체하여 수행할 수 있다. 특히, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 높은 산화 안정성을 갖고, 리튬 이온 전달 성능이 우수하며, 기체 부산물을 발생시키지 않아 리튬 이차전지의 내구성, 수명 특성을 향상시킬 수 있으므로, 고리형 카보네이트를 사용한 경우에 비해 우수한 전지 특성이 바람직한 수준으로 발휘될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 유기 용매는 선형 카보네이트로 이루어질 수 있다.Specifically, the organic solvent may include linear carbonate. Existing non-aqueous electrolytes can generally use cyclic carbonate together with linear carbonate for high permittivity and dissociation of lithium salts. can In particular, since the compound represented by Formula 1 has high oxidation stability, excellent lithium ion transport performance, and does not generate gaseous by-products, it can improve durability and lifespan characteristics of a lithium secondary battery, so when cyclic carbonate is used Compared to the above, excellent battery characteristics can be exhibited at a desirable level. More specifically, the organic solvent may consist of linear carbonate.

상기 유기 용매는 상기 비수 전해액에 48중량% 내지 90중량%, 구체적으로 55중량% 내지 80중량%로 포함될 수 있다.The organic solvent may be included in the non-aqueous electrolyte in an amount of 48% to 90% by weight, specifically 55% to 80% by weight.

(4) 첨가제(4) Additives

상기 비수 전해액은 첨가제를 더 포함할 수 있다.The non-aqueous electrolyte solution may further include an additive.

구체적으로, 상기 비수 전해액은 비닐렌 카보네이트(Vinylene Carbonate), 비닐에틸렌 카보네이트(vinyl ethylene carbonate), 프로판 설톤(Propane sultone), 숙시노니트릴(succinonitrile), 아디포니트릴(Adiponitrile), 에틸렌 설페이트(ethylene sulfate), 프로펜설톤(Propene Sultone), 플루오로에틸렌 카본네이트(fluoroethylene carbonate), LiPO2F2, LiODFB(Lithium difluorooxalatoborate), LiBOB(Lithium bis-(oxalato)borate), TMSPa(3-trimethoxysilanyl-propyl-N-aniline), TMSPi(Tris(trimethylsilyl) Phosphite), 및 LiBF4-로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 첨가제를 더 포함할 수 있고, 구체적으로 비닐렌 카보네이트를 포함하는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제가 비수 전해액에 포함될 때, 음극에 안정한 고체 전해질 계면막(SEI layer)를 형성하여, 전해질의 추가적인 분해 반응을 억제하여 수명 특성을 향상시킬 수 있다는 측면에서 바람직하다.Specifically, the non-aqueous electrolyte solution includes vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, propane sultone, succinonitrile, adiponitrile, ethylene sulfate ), Propene Sultone, fluoroethylene carbonate, LiPO 2 F 2 , LiODFB (Lithium difluorooxalatoborate), LiBOB (Lithium bis-(oxalato)borate), TMSPa (3-trimethoxysilanyl-propyl- N-aniline), TMSPi (Tris (trimethylsilyl) Phosphite), and LiBF 4 - may further include at least one additive selected from the group consisting of, specifically, an additive containing vinylene carbonate. . When the additive is included in the non-aqueous electrolyte, it is preferable in that it forms a stable solid electrolyte interface film (SEI layer) on the negative electrode, suppresses additional decomposition of the electrolyte, and improves lifespan characteristics.

상기 첨가제는 상기 비수 전해액에 0.1중량% 내지 15중량%, 바람직하게는 0.3중량% 내지 5중량%으로 포함될 수 있다.The additive may be included in the nonaqueous electrolyte in an amount of 0.1% to 15% by weight, preferably 0.3% to 5% by weight.

리튬 이차전지lithium secondary battery

또한, 본 발명은 전술한 비수 전해액을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.In addition, the present invention provides a lithium secondary battery including the above-described non-aqueous electrolyte.

구체적으로, 본 발명에 따른 리튬 이차전지는 음극; 상기 음극에 대향하는 양극; 상기 음극 및 상기 양극에 대향하는 분리막; 및 전술한 비수 전해액을 포함한다.Specifically, the lithium secondary battery according to the present invention includes a negative electrode; an anode facing the cathode; a separator facing the cathode and the anode; and the aforementioned non-aqueous electrolyte.

이때, 본 발명의 리튬 이차전지는 당 기술 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조할 수 있다. 예를 들면, 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 분리막이 순차적으로 적층되어 전극 조립체를 형성한 후, 상기 전극 조립체를 전지 케이스 내부에 삽입하고, 본 발명에 따른 비수 전해액을 주입하여 제조할 수 있다.At this time, the lithium secondary battery of the present invention can be manufactured according to a conventional method known in the art. For example, after forming an electrode assembly by sequentially stacking a positive electrode, a negative electrode, and a separator between the positive electrode and the negative electrode, the electrode assembly is inserted into the battery case, and the non-aqueous electrolyte according to the present invention is injected. .

상기 음극은 음극 집전체; 및 상기 음극 집전체의 적어도 일면에 배치된 음극 활물질층;을 포함할 수 있다.The negative electrode may include a negative electrode current collector; and an anode active material layer disposed on at least one surface of the anode current collector.

상기 음극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로 상기 음극 집전체는 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 탄소, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다.The anode current collector is not particularly limited as long as it does not cause chemical change in the battery and has high conductivity. Specifically, the negative electrode current collector may be made of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, copper or stainless steel surface-treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like, aluminum-cadmium alloy, or the like. there is.

상기 음극 집전체는 통상적으로 3 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있다.The negative current collector may typically have a thickness of 3 to 500 μm.

상기 음극 집전체는 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다. 예를 들어, 상기 음극 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector may form fine irregularities on the surface to enhance bonding strength of the negative electrode active material. For example, the negative current collector may be used in various forms such as a film, sheet, foil, net, porous material, foam, or non-woven fabric.

상기 음극 활물질층은 상기 음극 집전체의 적어도 일면에 배치된다. 구체적으로, 상기 음극 활물질층은 상기 음극 집전체의 일면 또는 양면에 배치될 수 있다.The anode active material layer is disposed on at least one surface of the anode current collector. Specifically, the negative electrode active material layer may be disposed on one side or both sides of the negative electrode current collector.

상기 음극 활물질층은 음극 활물질을 포함할 수 있다.The anode active material layer may include an anode active material.

상기 음극 활물질은 리튬 이온을 가역적으로 삽입/탈리시킬 수 있는 물질로서, 탄소계 활물질, (준)금속계 활물질, 및 리튬 금속으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있고, 구체적으로 탄소계 활물질 및 (준)금속계 활물질 중에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있다.The anode active material is a material capable of reversibly intercalating/deintercalating lithium ions, and may include at least one selected from the group consisting of a carbon-based active material, a (semi-)metal-based active material, and a lithium metal. Specifically, the carbon-based active material And (semi) may include at least one selected from metal-based active material.

상기 탄소계 활물질은 인조 흑연, 천연 흑연, 하드카본, 소프트카본, 카본 블랙, 그래핀 및 섬유상 탄소로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 인조 흑연 및 천연 흑연으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있다.The carbon-based active material may include at least one selected from the group consisting of artificial graphite, natural graphite, hard carbon, soft carbon, carbon black, graphene, and fibrous carbon, and preferably composed of artificial graphite and natural graphite. It may contain at least one selected from the group.

상기 탄소계 활물질의 평균 입경(D50)은 충방전 시에 구조적 안정성을 기하고 전해액과의 부반응을 줄이는 측면에서 10㎛ 내지 30㎛, 바람직하게는 15㎛ 내지 25㎛일 수 있다.The average particle diameter (D 50 ) of the carbon-based active material may be 10 μm to 30 μm, preferably 15 μm to 25 μm, in terms of structural stability during charging and discharging and reducing side reactions with the electrolyte.

구체적으로, 상기 (준)금속계 활물질은 Cu, Ni, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al, V, Ti, 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 (준)금속; Cu, Ni, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al, V, Ti, 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 (준)금속과 리튬의 합금; Cu, Ni, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al, V, Ti, 및 Sn으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 (준)금속의 산화물; 리튬 티타늄 옥사이드(LTO); 리튬 바나듐 옥사이드; 등을 포함할 수 있다.Specifically, the (semi-)metal-based active material is Cu, Ni, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al, at least one (semi)metal selected from the group consisting of V, Ti, and Sn; In the group consisting of Cu, Ni, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al, V, Ti, and Sn an alloy of at least one selected (semi)metal and lithium; In the group consisting of Cu, Ni, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Si, Sb, Pb, In, Zn, Ba, Ra, Ge, Al, V, Ti, and Sn an oxide of at least one selected (semi)metal; lithium titanium oxide (LTO); lithium vanadium oxide; etc. may be included.

보다 구체적으로, 상기 (준)금속계 활물질은 실리콘계 활물질을 포함할 수 있다.More specifically, the (semi)metal-based active material may include a silicon-based active material.

상기 실리콘계 활물질은 SiOx(0≤x<2)로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다. SiO2의 경우 리튬 이온과 반응하지 않아 리튬을 저장할 수 없으므로, x는 상기 범위 내인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 실리콘계 산화물은 SiO일 수 있다.The silicon-based active material may include a compound represented by SiO x (0≤x<2). Since SiO 2 does not react with lithium ions and cannot store lithium, x is preferably within the above range, and more preferably, the silicon-based oxide may be SiO.

상기 실리콘계 활물질의 평균 입경(D50)은 충방전 시 구조적 안정성을 기하면서 전해액과의 부반응을 감소시키는 측면에서 1㎛ 내지 30㎛, 바람직하게는 2㎛ 내지 15㎛일 수 있다. The average particle diameter (D 50 ) of the silicon-based active material may be 1 μm to 30 μm, preferably 2 μm to 15 μm, in terms of reducing side reactions with the electrolyte solution while maintaining structural stability during charging and discharging.

상기 음극 활물질은 음극 활물질층에 60중량% 내지 99중량%, 바람직하게는 75중량% 내지 95중량%로 포함될 수 있다.The negative active material may be included in the negative active material layer in an amount of 60% to 99% by weight, preferably 75% to 95% by weight.

상기 음극 활물질층은 상기 음극 활물질과 함께 바인더 및/또는 도전재를 더 포함할 수 있다.The negative active material layer may further include a binder and/or a conductive material together with the negative active material.

상기 바인더는 상기 음극 활물질층 및 상기 음극 집전체와의 접착력을 향상시켜 전지의 성능을 향상시키기 위하여 사용되는 것으로서, 예를 들어, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride, PVDF), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴산, 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 불소 고무, 및 이들의 수소를 Li, Na 또는 Ca 등으로 치환된 물질로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있으며, 또한 이들의 다양한 공중합체를 포함할 수 있다.The binder is used to improve battery performance by improving adhesion between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector, and is, for example, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co- HFP), polyvinylidenefluoride (PVDF), polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regeneration Cellulose, polyvinylpyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylic acid, ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluororubber, and hydrogen thereof may include at least one selected from the group consisting of materials substituted with Li, Na or Ca, and may also include various copolymers thereof.

상기 바인더는 상기 음극 활물질층에 0.5중량% 내지 10중량%, 바람직하게는 1중량% 내지 5중량%로 포함될 수 있다.The binder may be included in the negative electrode active material layer in an amount of 0.5% to 10% by weight, preferably 1% to 5% by weight.

상기 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 탄소 나노 튜브 등의 도전성 튜브; 플루오로카본; 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery, and examples include graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, farnes black, lamp black, and thermal black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; conductive tubes such as carbon nanotubes; fluorocarbons; metal powders such as aluminum and nickel powder; conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives may be used.

상기 도전재는 상기 음극 활물질층에 0.5중량% 내지 10중량%, 바람직하게는 1중량% 내지 5중량%로 포함될 수 있다.The conductive material may be included in the negative electrode active material layer in an amount of 0.5% to 10% by weight, preferably 1% to 5% by weight.

상기 음극 활물질층의 두께는 10㎛ 내지 100㎛, 바람직하게는 50㎛ 내지 80㎛일 수 있다.The negative electrode active material layer may have a thickness of 10 μm to 100 μm, preferably 50 μm to 80 μm.

상기 음극은 음극 집전체의 적어도 일면에 음극 활물질, 바인더, 도전재 및/또는 음극 슬러리 형성용 용매를 포함하는 음극 슬러리를 코팅한 다음, 건조 및 압연하여 제조될 수 있다.The anode may be manufactured by coating at least one surface of the anode current collector with an anode slurry containing an anode active material, a binder, a conductive material, and/or a solvent for forming the anode slurry, followed by drying and rolling.

상기 음극 슬러리 형성용 용매는 예를 들어 음극 활물질, 바인더 및/또는 도전재의 분산을 용이하게 하는 측면에서, 증류수, NMP(N-methyl-2-pyrrolidone), 에탄올, 메탄올, 및 이소프로필 알코올로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종, 바람직하게는 증류수를 포함할 수 있다. 상기 음극 슬러리의 고형분 함량은 30중량% 내지 80중량%, 구체적으로 40중량% 내지 70중량%일 수 있다.The solvent for forming the negative electrode slurry is, for example, distilled water, NMP (N-methyl-2-pyrrolidone), ethanol, methanol, and isopropyl alcohol in terms of facilitating dispersion of the negative electrode active material, binder and / or conductive material It may include at least one selected from the group, preferably distilled water. The solid content of the negative electrode slurry may be 30 wt% to 80 wt%, specifically 40 wt% to 70 wt%.

상기 양극은 상기 음극에 대향한다.The anode faces the cathode.

상기 양극은 양극 집전체; 및 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 배치된 양극 활물질층;을 포함할 수 있다.The positive electrode may include a positive electrode current collector; and a cathode active material layer disposed on at least one surface of the cathode current collector.

상기 양극 집전체는 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로 상기 양극 집전체는 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 및 알루미늄-카드뮴 합금으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종, 바람직하게는 알루미늄을 포함할 수 있다.The positive current collector is not particularly limited as long as it does not cause chemical change in the battery and has high conductivity. Specifically, the cathode current collector may include at least one selected from the group consisting of copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, and an aluminum-cadmium alloy, preferably aluminum.

상기 양극 집전체의 두께는 통상적으로 3 내지 500㎛의 두께를 가질 수 있다.The thickness of the cathode current collector may typically have a thickness of 3 to 500 μm.

상기 양극 집전체는 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있다. 예를 들어, 상기 양극 집전체는 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The positive electrode current collector may form fine irregularities on the surface to enhance bonding strength of the negative electrode active material. For example, the cathode current collector may be used in various forms such as a film, sheet, foil, net, porous material, foam, or non-woven fabric.

상기 양극 활물질층은 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 배치된다. 구체적으로, 상기 양극 활물질층은 상기 양극 집전체의 일면 또는 양면에 배치될 수 있다.The positive electrode active material layer is disposed on at least one surface of the positive electrode current collector. Specifically, the positive electrode active material layer may be disposed on one side or both sides of the positive electrode current collector.

상기 양극 활물질층은 양극 활물질을 포함할 수 있다.The cathode active material layer may include a cathode active material.

상기 양극 활물질은 리튬의 가역적인 인터칼레이션 및 디인터칼레이션이 가능한 화합물로서, 구체적으로는 니켈, 코발트, 망간 및 알루미늄으로 이루어진 적어도 1종의 전이금속과 리튬을 포함하는 리튬 전이금속 복합 산화물, 바람직하게는 니켈, 코발트 및 망간을 포함하는 전이금속과 리튬을 포함하는 리튬 전이금속 복합 산화물을 포함할 수 있다.The cathode active material is a compound capable of reversible intercalation and deintercalation of lithium, and specifically, a lithium transition metal composite oxide containing lithium and at least one transition metal composed of nickel, cobalt, manganese, and aluminum, Preferably, a transition metal including nickel, cobalt, and manganese and a lithium transition metal composite oxide including lithium may be included.

예를 들어, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물로는 리튬-망간계 산화물(예를 들면, LiMnO2, LiMn2O4 등), 리튬-코발트계 산화물(예를 들면, LiCoO2 등), 리튬-니켈계 산화물(예를 들면, LiNiO2 등), 리튬-니켈-망간계 산화물(예를 들면, LiNi1-YMnYO2(여기에서, 0<Y<1), LiMn2-zNizO4(여기에서, 0<Z<2) 등), 리튬-니켈-코발트계 산화물(예를 들면, LiNi1-Y1CoY1O2(여기에서, 0<Y1<1) 등), 리튬-망간-코발트계 산화물(예를 들면, LiCo1-Y2MnY2O2(여기에서, 0<Y2<1), LiMn2-z1Coz1O4(여기에서, 0<Z1<2) 등), 리튬-니켈-망간-코발트계 산화물(예를 들면, Li(NipCoqMnr1)O2(여기에서, 0<p<1, 0<q<1, 0<r1<1, p+q+r1=1) 또는 Li(Nip1Coq1Mnr2)O4(여기에서, 0<p1<2, 0<q1<2, 0<r2<2, p1+q1+r2=2) 등), 또는 리튬-니켈-코발트-전이금속(M) 산화물 (예를 들면, Li(Nip2Coq2Mnr3MS2)O2(여기에서, M은 Al, Fe, V, Cr, Ti, Ta, Mg 및 Mo로 이루어지는 군으로부터 선택되고, p2, q2, r3 및 s2는 각각 독립적인 원소들의 원자분율로서, 0<p2<1, 0<q2<1, 0<r3<1, 0<s2<1, p2+q2+r3+s2=1이다) 등) 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 화합물이 포함될 수 있다. 이중에서도 전지의 용량 특성 및 안정성을 높일 수 있다는 점에서 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 LiCoO2, LiMnO2, LiNiO2, 리튬 니켈-망간-코발트 산화물(예를 들면, Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O2, Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2, Li(Ni0.7Mn0.15Co0.15)O2 또는 Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2 등), 또는 리튬 니켈코발트알루미늄 산화물(예를 들면, Li(Ni0.8Co0.15Al0.05)O2 등) 등일 수 있으며, 리튬 전이금속 복합 산화물을 형성하는 구성원소의 종류 및 함량비 제어에 따른 개선 효과의 현저함을 고려할 때 상기 리튬 전이금속 복합 산화물은 Li(Ni0.6Mn0.2Co0.2)O2, Li(Ni0.5Mn0.3Co0.2)O2, Li(Ni0.7Mn0.15Co0.15)O2 또는 Li(Ni0.8Mn0.1Co0.1)O2 등일 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.For example, the lithium transition metal composite oxide includes lithium-manganese-based oxide (eg, LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , etc.), lithium-cobalt-based oxide (eg, LiCoO 2 , etc.), lithium-nickel based oxides (eg, LiNiO 2 , etc.), lithium-nickel-manganese based oxides (eg, LiNi 1-Y Mn Y O 2 (where 0<Y<1), LiMn 2-z Ni z O 4 (here, 0<Z<2), etc.), lithium-nickel-cobalt-based oxide (eg, LiNi 1-Y1 Co Y1 O 2 (here, 0<Y1<1), etc.), lithium-manganese -Cobalt-based oxides (eg, LiCo 1-Y2 Mn Y2 O 2 (where 0<Y2<1), LiMn 2-z1 Co z1 O 4 (where 0<Z1<2), etc.), lithium -Nickel-manganese-cobalt-based oxide (eg, Li(Ni p Co q Mn r1 ) O 2 (here, 0<p<1, 0<q<1, 0<r1<1, p+q+ r1=1) or Li(Ni p1 Co q1 Mn r2 )O 4 (where 0<p1<2, 0<q1<2, 0<r2<2, p1+q1+r2=2), etc.), or Lithium-nickel-cobalt-transition metal (M) oxide (e.g., Li(Ni p2 Co q2 Mn r3 M S2 )O 2 where M is Al, Fe, V, Cr, Ti, Ta, Mg and It is selected from the group consisting of Mo, and p2, q2, r3 and s2 are atomic fractions of independent elements, respectively, 0 <p2 <1, 0 <q2 <1, 0 <r3 <1, 0 <s2 <1, p2 +q2+r3+s2=1), etc.), and any one or two or more of these compounds may be included. Among them, in that the capacity characteristics and stability of the battery can be improved, the lithium transition metal composite oxide is LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNiO 2 , lithium nickel-manganese-cobalt oxide (eg, Li(Ni 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 )O 2 , Li(Ni 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 )O 2 , Li(Ni 0.7 Mn 0.15 Co 0.15 )O 2 or Li(Ni 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 )O 2 , etc.), or lithium nickel cobalt aluminum oxide (eg For example, it may be Li (Ni 0.8 Co 0.15 Al 0.05 ) O 2 , etc.), and considering the remarkable effect of improving the type and content ratio control of the constituent elements forming the lithium transition metal composite oxide, the lithium transition metal Complex oxides are Li(Ni 0.6 Mn 0.2 Co 0.2 )O 2 , Li(Ni 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 )O 2 , Li(Ni 0.7 Mn 0.15 Co 0.15 )O 2 or Li(Ni 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 )O 2 And the like, any one or a mixture of two or more of them may be used.

보다 구체적으로, 상기 양극 활물질은 리튬 전이금속 복합 산화물로서, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물에 포함된 전이금속의 전체 몰수를 기준으로 니켈을 60몰% 이상 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 양극 활물질은 리튬 전이금속 복합 산화물로서, 상기 전이금속은 니켈; 및 망간, 코발트 및 알루미늄 중에서 선택된 적어도 1종을 포함하고, 상기 니켈을 상기 전이금속의 전체 몰수를 기준으로 60몰% 이상, 구체적으로 60몰% 내지 90몰%로 포함하는 것일 수 있다. 이러한 니켈을 고함량으로 사용하는 리튬 전이금속 복합 산화물을 전술한 비수 전해액을 함께 사용할 때, 구조 붕괴에 의해 발생되는 가스 상에 부산물을 감소시켜 줄 수 있다는 측면에서 바람직하다.More specifically, the cathode active material is a lithium transition metal composite oxide, and may contain 60 mol% or more of nickel based on the total number of moles of transition metals included in the lithium transition metal composite oxide. Specifically, the cathode active material is a lithium transition metal composite oxide, the transition metal is nickel; and at least one selected from manganese, cobalt, and aluminum, and may include nickel in an amount of 60 mol% or more, specifically, 60 mol% to 90 mol%, based on the total number of moles of the transition metal. When such a lithium transition metal composite oxide using a high nickel content is used together with the above-described non-aqueous electrolyte, it is preferable in terms of reducing by-products in the gas phase generated by structural collapse.

상기 양극 활물질은 양극 활물질의 충분한 용량 발휘 등을 고려하여 양극 활물질층에 80중량% 내지 99중량%, 바람직하게는 92중량% 내지 98.5중량%로 포함될 수 있다.The positive electrode active material may be included in an amount of 80% to 99% by weight, preferably 92% to 98.5% by weight in the positive electrode active material layer in consideration of exhibiting sufficient capacity of the positive electrode active material.

상기 양극 활물질층은 전술한 양극 활물질과 함께 바인더 및/또는 도전재를 더 포함할 수 있다.The positive electrode active material layer may further include a binder and/or a conductive material together with the positive electrode active material.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결착과 집전체에 대한 결착에 조력하는 성분이며, 구체적으로 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌-부타디엔 고무 및 불소 고무로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종, 바람직하게는 폴리비닐리덴플루오라이드를 포함할 수 있다.The binder is a component that assists in the binding of the active material and the conductive material and the binding to the current collector, specifically polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose in the group consisting of woods, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene-butadiene rubber and fluororubber It may contain at least one selected species, preferably polyvinylidene fluoride.

상기 바인더는 양극 활물질 등 성분 간 결착력을 충분히 확보하는 측면에서 상기 양극 활물질층에 1중량% 내지 20중량%, 바람직하게는 1.2중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있다.The binder may be included in an amount of 1% to 20% by weight, preferably 1.2% to 10% by weight, in the positive electrode active material layer in order to sufficiently secure binding force between components such as the positive electrode active material.

상기 도전재는 이차전지에 도전성을 보조 및 향상시키기 위해 사용될 수 있고, 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 구체적으로 상기 양극 도전재는 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 파네스 블랙, 램프 블랙, 서멀 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 탄소 나노 튜브 등의 도전성 튜브; 플루오로카본; 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스커; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 및 폴리페닐렌 유도체로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 도전성 향상 측면에서 카본 블랙을 포함할 수 있다.The conductive material may be used to assist and improve the conductivity of a secondary battery, and is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change. Specifically, the cathode conductive material is graphite such as natural graphite or artificial graphite; carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, farnes black, lamp black, and thermal black; conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; conductive tubes such as carbon nanotubes; fluorocarbons; metal powders such as aluminum and nickel powder; conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; conductive metal oxides such as titanium oxide; And it may include at least one selected from the group consisting of polyphenylene derivatives, and may preferably include carbon black in terms of improving conductivity.

상기 도전재는 전기 전도성을 충분히 확보하는 측면에서 상기 양극 활물질층 내에 1중량% 내지 20중량%, 바람직하게는 1.2중량% 내지 10중량%로 포함될 수 있다.The conductive material may be included in an amount of 1 wt % to 20 wt %, preferably 1.2 wt % to 10 wt %, in the cathode active material layer in order to sufficiently secure electrical conductivity.

상기 양극 활물질층의 두께는 30㎛ 내지 400㎛, 바람직하게는 40㎛ 내지 110㎛일 수 있다.The thickness of the cathode active material layer may be 30 μm to 400 μm, preferably 40 μm to 110 μm.

상기 양극은 상기 양극 집전체 상에 양극 활물질 및 선택적으로 바인더, 도전재 및 양극 슬러리 형성용 용매를 포함하는 양극 슬러리를 코팅한 다음, 건조 및 압연하여 제조될 수 있다.The positive electrode may be prepared by coating a positive electrode slurry including a positive electrode active material and optionally a binder, a conductive material, and a solvent for forming the positive electrode slurry on the positive electrode current collector, followed by drying and rolling.

상기 양극 슬러리 형성용 용매는 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone) 등의 유기 용매를 포함할 수 있다. 상기 양극 슬러리의 고형분 함량은 40중량% 내지 90중량%, 구체적으로 50중량% 내지 80중량%일 수 있다.The solvent for forming the positive electrode slurry may include an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). The solid content of the positive electrode slurry may be 40 wt% to 90 wt%, specifically 50 wt% to 80 wt%.

상기 분리막은 상기 양극 및 상기 음극 사이에 개재된다.The separator is interposed between the anode and the cathode.

상기 분리막은 음극과 양극을 분리하고 리튬 이온의 이동 통로를 제공하는 것으로, 통상 리튬 이차전지에서 분리막으로 사용되는 것이라면 특별한 제한 없이 사용 가능하며, 특히 전해질의 이온 이동에 대하여 저저항이면서 전해액 함습 능력이 우수한 것이 바람직하다. 구체적으로는 다공성 고분자 필름, 예를 들어 에틸렌 단독중합체, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌/부텐 공중합체, 에틸렌/헥센 공중합체 및 에틸렌/메타크릴레이트 공중합체 등과 같은 폴리올레핀계 고분자로 제조한 다공성 고분자 필름 또는 이들의 2층 이상의 적층 구조체가 사용될 수 있다. 또 통상적인 다공성 부직포, 예를 들어 고융점의 유리 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유 등으로 된 부직포가 사용될 수도 있다. 또, 내열성 또는 기계적 강도 확보를 위해 세라믹 성분 또는 고분자 물질이 포함된 코팅된 분리막이 사용될 수도 있으며, 선택적으로 단층 또는 다층 구조로 사용될 수 있다.The separator separates the negative electrode and the positive electrode and provides a passage for lithium ion movement, and can be used without particular limitation as long as it is normally used as a separator in a lithium secondary battery. Excellent is desirable. Specifically, a porous polymer film, for example, a porous polymer film made of polyolefin-based polymers such as ethylene homopolymer, propylene homopolymer, ethylene/butene copolymer, ethylene/hexene copolymer, and ethylene/methacrylate copolymer, or these A laminated structure of two or more layers of may be used. In addition, conventional porous non-woven fabrics, for example, non-woven fabrics made of high-melting glass fibers, polyethylene terephthalate fibers, and the like may be used. In addition, a coated separator containing a ceramic component or a polymer material may be used to secure heat resistance or mechanical strength, and may be selectively used in a single-layer or multi-layer structure.

본 발명의 리튬 이차전지의 외형은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 원통형, 각형, 파우치형, 코인형 등일 수 있다.The external shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and may be, for example, a cylindrical shape, a prismatic shape, a pouch shape, or a coin shape.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 소형 디바이스의 전원으로 사용되는 전지 셀에 사용되거나, 다수의 전지 셀들을 포함하는 중대형 전지 모듈의 단위 셀로도 사용될 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention may be used as a battery cell used as a power source for a small device or may be used as a unit cell of a medium or large battery module including a plurality of battery cells.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 디지털 카메라 등의 휴대용 기기 분야, 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 전기 자동차(Electric Vehicle, EV) 등의 전기 자동차 분야 등에 유용하게 사용될 수 있다.The lithium secondary battery according to the present invention can be usefully used in the field of portable devices such as mobile phones, notebook computers, and digital cameras, and fields of electric vehicles such as hybrid electric vehicles (HEVs) and electric vehicles (EVs). can

또한, 본 발명은 상기 리튬 이차전지를 단위 셀로 포함하는 전지 모듈, 및 상기 전지 모듈을 포함하는 전지 팩을 제공한다.In addition, the present invention provides a battery module including the lithium secondary battery as a unit cell, and a battery pack including the battery module.

상기 전지 모듈 또는 전지 팩은 파워 툴(Power Tool); 전기 자동차; 하이브리드 전기자동차; 및 전력 저장용 시스템으로 이루어진 군에서 선택된 중대형 디바이스 전원으로 사용될 수 있다.The battery module or battery pack may include a power tool; electric vehicle; hybrid electric vehicle; and a power storage system.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 본 기재의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것은 당연한 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through specific examples. However, the following examples are only examples to help understanding of the present invention, and do not limit the scope of the present invention. It is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and spirit of the present disclosure, and it is natural that such changes and modifications fall within the scope of the appended claims.

실시예Example

실시예 1: 비수 전해액의 제조Example 1: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

리튬 염으로서 LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌 카보네이트(EC) 및 에틸메틸카보네이트(EMC)를 31.0:55.9의 중량비(약 30:70의 부피비)로 혼합한 것, 하기 화학식 4로 표시되는 화합물, 및 첨가제로서 비닐렌 카보네이트를 혼합하여 비수 전해액을 제조하였다.A mixture of LiPF 6 as a lithium salt, ethylene carbonate (EC) and ethylmethyl carbonate (EMC) as an organic solvent in a weight ratio of 31.0:55.9 (volume ratio of about 30:70), a compound represented by the following formula (4), and additives A non-aqueous electrolyte solution was prepared by mixing vinylene carbonate as .

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 리튬 염은 비수 전해액에 1M의 농도로 포함되었다(비수 전해액에 12.0중량%로 포함됨).The lithium salt was contained in the non-aqueous electrolyte at a concentration of 1M (12.0% by weight in the non-aqueous electrolyte).

상기 비닐렌 카보네이트는 비수 전해액에 0.5중량%로 포함되었다.The vinylene carbonate was included in the non-aqueous electrolyte in an amount of 0.5% by weight.

상기 화학식 4로 표시되는 화합물은 비수 전해액에 0.5중량%로 포함되었고, 상기 유기 용매는 비수 전해액에 87.0중량%로 포함되었다.The compound represented by Chemical Formula 4 was included in 0.5% by weight in the non-aqueous electrolyte solution, and the organic solvent was included in 87.0% by weight in the non-aqueous electrolyte solution.

실시예 2: 비수 전해액의 제조Example 2: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

리튬 염으로서 LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌 카보네이트(EC) 및 에틸메틸카보네이트(EMC)를 30.1:54.3의 중량비(약 30:70의 부피비)로 혼합한 것, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물, 및 첨가제로서 비닐렌 카보네이트를 혼합하여 비수 전해액을 제조하였다. A mixture of LiPF 6 as a lithium salt, ethylene carbonate (EC) and ethylmethyl carbonate (EMC) as organic solvents in a weight ratio of 30.1:54.3 (volume ratio of about 30:70), a compound represented by Formula 4, and additives A non-aqueous electrolyte solution was prepared by mixing vinylene carbonate as .

상기 리튬 염은 비수 전해액에 1M의 농도로 포함되었다(비수 전해액에 12.1중량%로 포함됨).The lithium salt was contained in the non-aqueous electrolyte at a concentration of 1 M (12.1% by weight in the non-aqueous electrolyte).

상기 비닐렌 카보네이트는 비수 전해액에 0.5중량%로 포함되었다.The vinylene carbonate was included in the non-aqueous electrolyte in an amount of 0.5% by weight.

상기 화학식 4로 표시되는 화합물은 비수 전해액에 3.0중량%로 포함되었고, 상기 유기 용매는 비수 전해액에 84.4중량%로 포함되었다.The compound represented by Chemical Formula 4 was included in 3.0% by weight of the non-aqueous electrolyte solution, and the organic solvent was included in 84.4% by weight of the non-aqueous electrolyte solution.

실시예 3: 비수 전해액의 제조Example 3: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

상기 화학식 4로 표시되는 화합물 대신에 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다.A non-aqueous electrolyte solution was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound represented by Formula 5 was used instead of the compound represented by Formula 4.

[화학식 5][Formula 5]

Figure pat00009
Figure pat00009

실시예 4: 비수 전해액의 제조Example 4: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

화학식 4로 표시되는 화합물 대신에 상기 화학식 5로 표시되는 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다.A non-aqueous electrolyte solution was prepared in the same manner as in Example 2, except that the compound represented by Formula 5 was used instead of the compound represented by Formula 4.

실시예 5: 비수 전해액의 제조Example 5: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

리튬 염으로서 LiPF6, 유기 용매로서 에틸메틸카보네이트(EMC), 상기 화학식 4로 표시되는 화합물, 및 첨가제로서 비닐렌 카보네이트를 혼합하여 비수 전해액을 제조하였다.A non-aqueous electrolyte was prepared by mixing LiPF 6 as a lithium salt, ethylmethyl carbonate (EMC) as an organic solvent, the compound represented by Chemical Formula 4, and vinylene carbonate as an additive.

상기 리튬 염은 비수 전해액에 1M로 포함되었다(비수 전해액에 13.0중량%로 포함됨).The lithium salt was contained in 1 M in the non-aqueous electrolyte solution (included in 13.0% by weight in the non-aqueous electrolyte solution).

상기 비닐렌 카보네이트는 비수 전해액에 0.5중량%로 포함되었다.The vinylene carbonate was included in the non-aqueous electrolyte in an amount of 0.5% by weight.

상기 화학식 4로 표시되는 화합물은 비수 전해액에 25.8중량%로 포함되었고, 상기 유기 용매는 비수 전해액에 60.7중량%로 포함되었다.The compound represented by Chemical Formula 4 was included in 25.8% by weight of the non-aqueous electrolyte solution, and the organic solvent was included in 60.7% by weight of the non-aqueous electrolyte solution.

실시예 6: 비수 전해액의 제조Example 6: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

리튬 염으로서 LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌 카보네이트(EC) 및 에틸메틸카보네이트(EMC)를 21.3:57.7의 중량비(약 20:70의 부피비)로 혼합한 것, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물, 및 첨가제로서 비닐렌 카보네이트를 혼합하여 비수 전해액을 제조하였다.A mixture of LiPF 6 as a lithium salt, ethylene carbonate (EC) and ethylmethyl carbonate (EMC) as organic solvents in a weight ratio of 21.3:57.7 (volume ratio of about 20:70), a compound represented by Formula 4, and additives A non-aqueous electrolyte solution was prepared by mixing vinylene carbonate as .

상기 리튬 염은 비수 전해액에 1M로 포함되었다(비수 전해액에 12.3중량%로 포함됨).The lithium salt was contained in 1 M in the non-aqueous electrolyte solution (included in 12.3% by weight in the non-aqueous electrolyte solution).

상기 비닐렌 카보네이트는 비수 전해액에 0.5중량%로 포함되었다.The vinylene carbonate was included in the non-aqueous electrolyte in an amount of 0.5% by weight.

상기 화학식 4로 표시되는 화합물은 비수 전해액에 8.2중량%로 포함되었고, 상기 유기 용매는 비수 전해액에 79.0중량%로 포함되었다.The compound represented by Chemical Formula 4 was included in the non-aqueous electrolyte at 8.2% by weight, and the organic solvent was included in the non-aqueous electrolyte at 79.0% by weight.

실시예 7: 비수 전해액의 제조Example 7: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

리튬 염으로서 LiPF6, 유기 용매로서 에틸메틸카보네이트(EMC), 상기 화학식 5로 표시되는 화합물, 및 첨가제로서 비닐렌 카보네이트를 혼합하여 비수 전해액을 제조하였다.A non-aqueous electrolyte was prepared by mixing LiPF 6 as a lithium salt, ethylmethyl carbonate (EMC) as an organic solvent, the compound represented by Chemical Formula 5, and vinylene carbonate as an additive.

상기 리튬 염은 비수 전해액에 1M로 포함되었다(비수 전해액에 13.1중량%로 포함됨).The lithium salt was contained in 1 M in the non-aqueous electrolyte solution (included in 13.1% by weight in the non-aqueous electrolyte solution).

상기 비닐렌 카보네이트는 비수 전해액에 0.5중량%로 포함되었다.The vinylene carbonate was included in the non-aqueous electrolyte in an amount of 0.5% by weight.

상기 화학식 5로 표시되는 화합물은 비수 전해액에 25.4중량%로 포함되었고, 상기 유기 용매는 비수 전해액에 61.1중량%로 포함되었다.The compound represented by Chemical Formula 5 was included in the non-aqueous electrolyte at 25.4% by weight, and the organic solvent was included in the non-aqueous electrolyte at 61.1% by weight.

실시예 8: 비수 전해액의 제조Example 8: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

리튬 염으로서 LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌 카보네이트(EC) 및 에틸메틸카보네이트(EMC)를 21.4:57.8의 중량비(약 20:70의 부피비)로 혼합한 것, 상기 화학식 5로 표시되는 화합물, 및 첨가제로서 비닐렌 카보네이트를 혼합하여 비수 전해액을 제조하였다.A mixture of LiPF 6 as a lithium salt, ethylene carbonate (EC) and ethylmethyl carbonate (EMC) as an organic solvent at a weight ratio of 21.4:57.8 (volume ratio of about 20:70), a compound represented by Formula 5, and additives A non-aqueous electrolyte solution was prepared by mixing vinylene carbonate as .

상기 리튬 염은 비수 전해액에 1M로 포함되었다(비수 전해액에 12.4중량%로 포함됨).The lithium salt was contained in 1 M in the non-aqueous electrolyte solution (included in 12.4% by weight in the non-aqueous electrolyte solution).

상기 비닐렌 카보네이트는 비수 전해액에 0.5중량%로 포함되었다.The vinylene carbonate was included in the non-aqueous electrolyte in an amount of 0.5% by weight.

상기 화학식 5로 표시되는 화합물은 비수 전해액에 8.0중량%로 포함되었고, 상기 유기 용매는 비수 전해액에 79.1중량%로 포함되었다.The compound represented by Chemical Formula 5 was included in the non-aqueous electrolyte at 8.0% by weight, and the organic solvent was included in the non-aqueous electrolyte at 79.1% by weight.

실시예 9: 비수 전해액의 제조Example 9: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

리튬 염으로서 LiPF6, 유기 용매로서 에틸메틸카보네이트(EMC), 상기 화학식 4로 표시되는 화합물, 및 첨가제로서 비닐렌 카보네이트를 혼합하여 비수 전해액을 제조하였다.A non-aqueous electrolyte was prepared by mixing LiPF 6 as a lithium salt, ethylmethyl carbonate (EMC) as an organic solvent, the compound represented by Chemical Formula 4, and vinylene carbonate as an additive.

상기 리튬 염은 비수 전해액에 1M로 포함되었다(비수 전해액에 13.0중량%로 포함됨).The lithium salt was contained in 1 M in the non-aqueous electrolyte solution (included in 13.0% by weight in the non-aqueous electrolyte solution).

상기 비닐렌 카보네이트는 비수 전해액에 0.5중량%로 포함되었다.The vinylene carbonate was included in the non-aqueous electrolyte in an amount of 0.5% by weight.

상기 화학식 4로 표시되는 화합물은 비수 전해액에 34.4중량%로 포함되었고, 상기 유기 용매는 비수 전해액에 52.1중량%로 포함되었다.The compound represented by Chemical Formula 4 was included in 34.4% by weight of the non-aqueous electrolyte solution, and the organic solvent was included in 52.1% by weight of the non-aqueous electrolyte solution.

실시예 10: 비수 전해액의 제조Example 10: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

리튬 염으로서 LiPF6, 유기 용매로서 에틸메틸카보네이트(EMC), 상기 화학식 5로 표시되는 화합물, 및 첨가제로서 비닐렌 카보네이트를 혼합하여 비수 전해액을 제조하였다.A non-aqueous electrolyte was prepared by mixing LiPF 6 as a lithium salt, ethylmethyl carbonate (EMC) as an organic solvent, the compound represented by Chemical Formula 5, and vinylene carbonate as an additive.

상기 리튬 염은 비수 전해액에 1M로 포함되었다(비수 전해액에 13.1중량%로 포함됨).The lithium salt was contained in 1 M in the non-aqueous electrolyte solution (included in 13.1% by weight in the non-aqueous electrolyte solution).

상기 비닐렌 카보네이트는 비수 전해액에 0.5중량%로 포함되었다.The vinylene carbonate was included in the non-aqueous electrolyte in an amount of 0.5% by weight.

상기 화학식 5로 표시되는 화합물은 비수 전해액에 34.0중량%로 포함되었고, 상기 유기 용매는 비수 전해액에 52.5중량%로 포함되었다.The compound represented by Chemical Formula 5 was included in the non-aqueous electrolyte at 34.0% by weight, and the organic solvent was included at 52.5% by weight in the non-aqueous electrolyte.

비교예 1: 비수 전해액의 제조Comparative Example 1: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

리튬 염으로서 LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌 카보네이트(EC) 및 에틸메틸카보네이트(EMC)를 31.2:56.3의 중량비(약 30:70의 부피비)로 혼합한 것, 및 첨가제로서 비닐렌 카보네이트를 혼합하여 비수 전해액을 제조하였다.A mixture of LiPF 6 as a lithium salt, ethylene carbonate (EC) and ethylmethyl carbonate (EMC) as an organic solvent at a weight ratio of 31.2:56.3 (volume ratio of about 30:70), and vinylene carbonate as an additive to obtain a non-aqueous mixture An electrolyte solution was prepared.

상기 리튬 염은 비수 전해액에 1M로 포함되었다(비수 전해액에 12.0중량%로 포함됨).The lithium salt was contained in 1 M in the non-aqueous electrolyte solution (included in 12.0% by weight in the non-aqueous electrolyte solution).

상기 비닐렌 카보네이트는 비수 전해액에 0.5중량%로 포함되었다.The vinylene carbonate was included in the non-aqueous electrolyte in an amount of 0.5% by weight.

상기 유기 용매는 비수 전해액에 87.5중량%로 포함되었다.The organic solvent was included in 87.5% by weight of the non-aqueous electrolyte.

비교예 2: 비수 전해액의 제조Comparative Example 2: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

상기 화학식 4로 표시되는 화합물 대신에 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다.A non-aqueous electrolyte solution was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound represented by the following Chemical Formula 6 was used instead of the compound represented by the Chemical Formula 4.

[화학식 6][Formula 6]

Figure pat00010
Figure pat00010

비교예 3: 비수 전해액의 제조Comparative Example 3: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

상기 화학식 4로 표시되는 화합물 대신에 상기 화학식 6으로 표시되는 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다.A non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 2, except that the compound represented by Chemical Formula 6 was used instead of the compound represented by Chemical Formula 4.

비교예 4: 비수 전해액의 제조Comparative Example 4: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

상기 화학식 4로 표시되는 화합물 대신에 하기 화학식 7로 표시되는 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다.A non-aqueous electrolyte solution was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound represented by Formula 7 was used instead of the compound represented by Formula 4.

[화학식 7][Formula 7]

Figure pat00011
Figure pat00011

비교예 5: 비수 전해액의 제조Comparative Example 5: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

상기 화학식 4로 표시되는 화합물 대신에 하기 화학식 7로 표시되는 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 비수 전해액을 제조하였다.A non-aqueous electrolyte solution was prepared in the same manner as in Example 2, except that the compound represented by Formula 7 was used instead of the compound represented by Formula 4.

비교예 6: 비수 전해액의 제조Comparative Example 6: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

리튬 염으로서 LiPF6, 유기 용매로서 에틸메틸카보네이트(EMC), 상기 화학식 6으로 표시되는 화합물, 및 첨가제로서 비닐렌 카보네이트를 혼합하여 비수 전해액을 제조하였다.A non-aqueous electrolyte was prepared by mixing LiPF 6 as a lithium salt, ethylmethyl carbonate (EMC) as an organic solvent, the compound represented by Chemical Formula 6, and vinylene carbonate as an additive.

상기 리튬 염은 비수 전해액에 1M로 포함되었다(비수 전해액에 12.9중량%로 포함됨).The lithium salt was contained in 1 M in the non-aqueous electrolyte solution (included in 12.9% by weight in the non-aqueous electrolyte solution).

상기 비닐렌 카보네이트는 비수 전해액에 0.5중량%로 포함되었다.The vinylene carbonate was included in the non-aqueous electrolyte in an amount of 0.5% by weight.

상기 화학식 6으로 표시되는 화합물은 비수 전해액에 26.5중량%로 포함되었고, 상기 유기 용매는 비수 전해액에 60.1중량%로 포함되었다.The compound represented by Chemical Formula 6 was included in 26.5% by weight of the non-aqueous electrolyte solution, and the organic solvent was included in 60.1% by weight of the non-aqueous electrolyte solution.

비교예 7: 비수 전해액의 제조Comparative Example 7: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

리튬 염으로서 LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌 카보네이트(EC) 및 에틸메틸카보네이트(EMC)를 21.3:57.5의 중량비(약 20:70의 부피비)로 혼합한 것, 상기 화학식 6으로 표시되는 화합물, 및 첨가제로서 비닐렌 카보네이트를 혼합하여 비수 전해액을 제조하였다.A mixture of LiPF 6 as a lithium salt, ethylene carbonate (EC) and ethylmethyl carbonate (EMC) as an organic solvent in a weight ratio of 21.3:57.5 (volume ratio of about 20:70), a compound represented by Formula 6, and additives A non-aqueous electrolyte solution was prepared by mixing vinylene carbonate as .

상기 리튬 염은 비수 전해액에 1M로 포함되었다(비수 전해액에 12.3중량%로 포함됨).The lithium salt was contained in 1 M in the non-aqueous electrolyte solution (included in 12.3% by weight in the non-aqueous electrolyte solution).

상기 비닐렌 카보네이트는 비수 전해액에 0.5중량%로 포함되었다.The vinylene carbonate was included in the non-aqueous electrolyte in an amount of 0.5% by weight.

상기 화학식 6으로 표시되는 화합물은 비수 전해액에 8.5중량%로 포함되었고, 상기 유기 용매는 비수 전해액에 78.8중량%로 포함되었다.The compound represented by Chemical Formula 6 was included in 8.5% by weight of the non-aqueous electrolyte solution, and the organic solvent was included in 78.8% by weight of the non-aqueous electrolyte solution.

비교예 8: 비수 전해액의 제조Comparative Example 8: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

리튬 염으로서 LiPF6, 유기 용매로서 에틸메틸카보네이트(EMC), 상기 화학식 7로 표시되는 화합물, 및 첨가제로서 비닐렌 카보네이트를 혼합하여 비수 전해액을 제조하였다.A non-aqueous electrolyte was prepared by mixing LiPF 6 as a lithium salt, ethylmethyl carbonate (EMC) as an organic solvent, the compound represented by Chemical Formula 7, and vinylene carbonate as an additive.

상기 리튬 염은 비수 전해액에 1M로 포함되었다(비수 전해액에 12.9중량%로 포함됨).The lithium salt was contained in 1 M in the non-aqueous electrolyte solution (included in 12.9% by weight in the non-aqueous electrolyte solution).

상기 비닐렌 카보네이트는 비수 전해액에 0.5중량%로 포함되었다.The vinylene carbonate was included in the non-aqueous electrolyte in an amount of 0.5% by weight.

상기 화학식 7로 표시되는 화합물은 비수 전해액에 26.2중량%로 포함되었고, 상기 유기 용매는 비수 전해액에 60.4중량%로 포함되었다.The compound represented by Chemical Formula 7 was included in 26.2% by weight of the non-aqueous electrolyte solution, and the organic solvent was included in 60.4% by weight of the non-aqueous electrolyte solution.

비교예 9: 비수 전해액의 제조Comparative Example 9: Preparation of non-aqueous electrolyte solution

리튬 염으로서 LiPF6, 유기 용매로서 에틸렌 카보네이트(EC) 및 에틸메틸카보네이트(EMC)를 21.3:57.6의 중량비(약 20:70의 부피비)로 혼합한 것, 상기 화학식 7로 표시되는 화합물, 및 첨가제로서 비닐렌 카보네이트를 혼합하여 비수 전해액을 제조하였다.A mixture of LiPF 6 as a lithium salt, ethylene carbonate (EC) and ethylmethyl carbonate (EMC) as organic solvents in a weight ratio of 21.3:57.6 (volume ratio of about 20:70), a compound represented by Formula 7, and additives A non-aqueous electrolyte solution was prepared by mixing vinylene carbonate as .

상기 리튬 염은 비수 전해액에 1M로 포함되었다(비수 전해액에 12.3중량%로 포함됨).The lithium salt was contained in 1 M in the non-aqueous electrolyte solution (included in 12.3% by weight in the non-aqueous electrolyte solution).

상기 비닐렌 카보네이트는 비수 전해액에 0.5중량%로 포함되었다.The vinylene carbonate was included in the non-aqueous electrolyte in an amount of 0.5% by weight.

상기 화학식 7로 표시되는 화합물은 비수 전해액에 8.3중량%로 포함되었고, 상기 유기 용매는 비수 전해액에 78.9중량%로 포함되었다.The compound represented by Chemical Formula 7 was included in the non-aqueous electrolyte at 8.3% by weight, and the organic solvent was included in the non-aqueous electrolyte at 78.9% by weight.

비수 전해액non-aqueous electrolyte 리튬 염(LiPF6)Lithium salt (LiPF 6 ) 유기 용매organic solvent 이미다졸리논 화합물imidazolinone compound 비닐렌 카보네이트vinylene carbonate 중량%(비수 전해액 기준)Weight % (based on non-aqueous electrolyte) 종류Kinds 중량%(비수 전해액 기준)Weight % (based on non-aqueous electrolyte) 종류Kinds 중량%(비수 전해액 기준)Weight % (based on non-aqueous electrolyte) 중량%(비수 전해액 기준)Weight % (based on non-aqueous electrolyte) 실시예 1Example 1 12.012.0 EC 및 EMC(부피비 약 30:70)EC and EMC (volume ratio approx. 30:70) 87.087.0 화학식 4formula 4 0.50.5 0.50.5 실시예 2Example 2 12.112.1 EC 및 EMC(부피비 약 30:70)EC and EMC (volume ratio approx. 30:70) 84.484.4 화학식 4formula 4 3.03.0 0.50.5 실시예 3Example 3 12.012.0 EC 및 EMC(부피비 약 30:70)EC and EMC (volume ratio approx. 30:70) 87.087.0 화학식 5Formula 5 0.50.5 0.50.5 실시예 4Example 4 12.112.1 EC 및 EMC(부피비 약 30:70)EC and EMC (volume ratio approx. 30:70) 84.484.4 화학식 5Formula 5 3.03.0 0.50.5 실시예 5Example 5 13.013.0 EMCEMC 60.760.7 화학식 4formula 4 25.825.8 0.50.5 실시예 6Example 6 12.312.3 EC 및 EMC(부피비 약 20:70)EC and EMC (volume ratio approx. 20:70) 79.079.0 화학식 4formula 4 8.28.2 0.50.5 실시예 7Example 7 13.113.1 EMCEMC 61.161.1 화학식 5Formula 5 25.425.4 0.50.5 실시예 8Example 8 12.412.4 EC 및 EMC(부피비 약 20:70)EC and EMC (volume ratio approx. 20:70) 79.179.1 화학식 5Formula 5 8.08.0 0.50.5 실시예 9Example 9 13.013.0 EMCEMC 52.152.1 화학식 4formula 4 34.434.4 0.50.5 실시예 10Example 10 13.113.1 EMCEMC 52.552.5 화학식 5Formula 5 34.034.0 0.50.5 비교예 1Comparative Example 1 12.012.0 EC 및 EMC(부피비 약 30:70)EC and EMC (volume ratio approx. 30:70) 87.587.5 -- -- 0.50.5 비교예 2Comparative Example 2 12.012.0 EC 및 EMC(부피비 약 30:70)EC and EMC (volume ratio approx. 30:70) 87.087.0 화학식 6formula 6 0.50.5 0.50.5 비교예 3Comparative Example 3 12.112.1 EC 및 EMC(부피비 약 30:70)EC and EMC (volume ratio approx. 30:70) 84.484.4 화학식 6formula 6 3.03.0 0.50.5 비교예 4Comparative Example 4 12.012.0 EC 및 EMC(부피비 약 30:70)EC and EMC (volume ratio approx. 30:70) 87.087.0 화학식 7Formula 7 0.50.5 0.50.5 비교예 5Comparative Example 5 12.112.1 EC 및 EMC(부피비 약 30:70)EC and EMC (volume ratio approx. 30:70) 84.484.4 화학식 7Formula 7 3.03.0 0.50.5 비교예 6Comparative Example 6 12.912.9 EMCEMC 60.160.1 화학식 6formula 6 26.526.5 0.50.5 비교예 7Comparative Example 7 12.312.3 EC 및 EMC(부피비 약 20:70)EC and EMC (volume ratio approx. 20:70) 78.878.8 화학식 6formula 6 8.58.5 0.50.5 비교예 8Comparative Example 8 12.912.9 EMCEMC 60.460.4 화학식 7Formula 7 26.226.2 0.50.5 비교예 9Comparative Example 9 12.312.3 EC 및 EMC(부피비 약 20:70)EC and EMC (volume ratio approx. 20:70) 78.978.9 화학식 7Formula 7 8.38.3 0.50.5

실험예Experimental example

<이차전지의 제조><Manufacture of secondary battery>

1. 음극의 제조1. Preparation of cathode

음극 활물질로서 인조흑연, 도전재로서 카본블랙(제품명: Super C65, 제조사: Timcal), 바인더로서 아크릴계 바인더(BM-L302, Zeon社 제조), 및 증점제로서 카르복시메틸셀룰로오스를 95:1.5:2.3:1.2의 중량비로 음극 슬러리 형성용 용매로서 증류수에 첨가하여 음극 슬러리를 제조하였다.Artificial graphite as an anode active material, carbon black as a conductive material (product name: Super C65, manufacturer: Timcal), an acrylic binder (BM-L302, manufactured by Zeon) as a binder, and carboxymethylcellulose as a thickener in a ratio of 95:1.5:2.3:1.2 A negative electrode slurry was prepared by adding distilled water as a solvent for forming the negative electrode slurry at a weight ratio of .

음극 집전체로서 구리 집전체의 일면에 상기 음극 슬러리를 350mg/25cm2의 로딩량으로 코팅하고, 압연(roll press)하고, 130℃의 진공 오븐에서 10시간 동안 건조하여 음극 활물질층을 형성하였고, 이를 음극으로 하였다.As a negative electrode current collector, the negative electrode slurry was coated with a loading amount of 350 mg / 25 cm 2 on one surface of a copper current collector, rolled, and dried in a vacuum oven at 130 ° C. for 10 hours to form a negative electrode active material layer, This was used as a cathode.

2. 양극의 제조2. Manufacture of anode

양극 활물질로서 Li[Ni0.86Co0.05Mn0.07Al0.02]O2, 도전재로서 카본블랙(제품명: Super C65, 제조사: Timcal), 바인더로서 폴리비닐리덴플루오라이드(PVdF)를 97.5:1.5:1.0의 중량비로 양극 슬러리 형성용 용매로서 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 슬러리를 제조하였다.Li[Ni 0.86 Co 0.05 Mn 0.07 Al 0.02 ]O 2 as a cathode active material, carbon black (product name: Super C65, manufacturer: Timcal) as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder in a ratio of 97.5:1.5:1.0. A positive electrode slurry was prepared by adding N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent for forming a positive electrode slurry in a weight ratio.

양극 집전체로서 알루미늄 집전체의 일면에 상기 양극 슬러리를 607mg/25cm2의 로딩량으로 코팅하고, 압연(roll press)하고, 130℃의 진공 오븐에서 10시간 동안 건조하여 양극 활물질층을 형성하여, 이를 양극으로 하였다.As a positive electrode current collector, the positive electrode slurry was coated with a loading amount of 607 mg/25 cm 2 on one surface of an aluminum current collector, rolled, and dried in a vacuum oven at 130 ° C. for 10 hours to form a positive electrode active material layer, This was made the positive electrode.

3. 리튬 이차전지의 제조3. Manufacturing of lithium secondary battery

전지 케이스에 상기 제조된 양극과 음극 사이에 다공성 분리막을 개재한 다음, 실시예 1에서 제조된 비수 전해액을 주액하여 실시예 1의 리튬 이차전지를 제조하였다.A lithium secondary battery of Example 1 was prepared by injecting the non-aqueous electrolyte solution prepared in Example 1 after interposing a porous separator between the prepared positive electrode and the negative electrode in the battery case.

실시예 1의 비수 전해액 대신에, 실시예 2 내지 10, 비교예 1 내지 9의 비수 전해액을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1의 리튬 이차전지의 제조방법과 동일한 방법으로 실시예 2 내지 10, 비교예 1 내지 9의 리튬 이차전지를 각각 제조하였다.Examples 2 to 10 and Comparison were performed in the same manner as in the manufacturing method of the lithium secondary battery of Example 1, except that the nonaqueous electrolyte of Examples 2 to 10 and Comparative Examples 1 to 9 was used instead of the nonaqueous electrolyte of Example 1. Lithium secondary batteries of Examples 1 to 9 were manufactured, respectively.

실험예 1: 고온 사이클 용량 유지율 평가Experimental Example 1: Evaluation of high temperature cycle capacity retention rate

실시예 1 내지 10, 비교예 1 내지 9의 리튬 이차전지를 사용하여, 고온 사이클 용량 유지율을 평가하였다.Using the lithium secondary batteries of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 9, high-temperature cycle capacity retention rates were evaluated.

구체적으로, 실시예 1 내지 10, 비교예 1 내지 9의 리튬 이차전지를 전기화학 충방전기를 사용하여 45℃에서 CC/CV, 0.33C 조건으로 4.2V까지 충전한 다음, CC, 0.33C 조건으로 3V까지 방전하는 것을 1 사이클로 하여 200 사이클 충방전을 실시하고, 용량 유지율을 측정하였다.Specifically, the lithium secondary batteries of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 9 were charged up to 4.2V under CC/CV, 0.33C conditions at 45° C. using an electrochemical charger and discharger, and then under CC, 0.33C conditions. 200 cycles of charging and discharging were performed with discharging to 3 V as one cycle, and the capacity retention rate was measured.

용량 유지율은 아래 식으로 계산되었으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The capacity retention rate was calculated by the formula below, and the results are shown in Table 2 below.

용량 유지율(%) = (200 사이클 후의 방전 용량/1 사이클 후의 방전 용량) × 100Capacity retention rate (%) = (discharge capacity after 200 cycles/discharge capacity after 1 cycle) × 100

실험예 2: 초기 저항 및 저항 증가율 평가Experimental Example 2: Evaluation of initial resistance and resistance increase rate

실시예 1 내지 10, 비교예 1 내지 9의 리튬 이차전지를 45℃에서 CC/CV, 0.33C 조건으로 4.2V까지 충전한 다음, CC, 0.33C 조건으로 3V까지 방전하는 것을 1 사이클로 하여 200 사이클 충방전을 실시하였다.The lithium secondary batteries of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 9 were charged to 4.2V under CC/CV, 0.33C conditions at 45° C., and then discharged to 3V under CC, 0.33C conditions, 200 cycles as one cycle. Charging/discharging was performed.

1 사이클의 충방전 후, 전기화학 충방전기를 사용하여 1 사이클 후의 방전 용량을 측정하고, SOC 50%로 SOC를 조정한 다음, 2.5C의 펄스(pulse)를 10 초간 인가하여, 펄스 인가 전 전압과, 인가 후 전압의 차를 통하여 초기 저항을 산출하였다.After one cycle of charging and discharging, the discharge capacity after one cycle is measured using an electrochemical charger and discharger, the SOC is adjusted to 50% of the SOC, and a pulse of 2.5C is applied for 10 seconds, and the voltage before the pulse is applied And, the initial resistance was calculated through the difference in voltage after application.

200 사이클의 충방전 후, 상기와 동일한 방법으로 200 사이클 후의 저항을 산출하고, 아래 식을 이용해 저항 증가율을 계산하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.After 200 cycles of charging and discharging, the resistance after 200 cycles was calculated in the same manner as above, and the resistance increase rate was calculated using the equation below, and the results are shown in Table 2 below.

저항 증가율(%) = (200 사이클 후의 저항 - 초기 저항)/초기 저항 × 100Resistance increase rate (%) = (resistance after 200 cycles - initial resistance)/initial resistance × 100

실험예 3: 부피 증가율Experimental Example 3: Volume increase rate

실시예 1 내지 10, 비교예 1 내지 9의 리튬 이차전지를 실험예 1과 동일한 방법으로 200 사이클의 충방전을 수행하였다. 이때, 충방전을 수행하기 전의 리튬 이차전지의 부피(초기 부피) 및 200 사이클 후의 리튬 이차전지의 부피를 측정하고, 하기 식으로 부피 증가율을 계산하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The lithium secondary batteries of Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 9 were charged and discharged for 200 cycles in the same manner as in Experimental Example 1. At this time, the volume of the lithium secondary battery before charging and discharging (initial volume) and the volume of the lithium secondary battery after 200 cycles were measured, and the volume increase rate was calculated by the following formula, and the results are shown in Table 2 below.

부피 증가율(%) = (200 사이클 후의 리튬 이차전지의 부피 - 초기 부피)/초기 부피 × 100Volume increase rate (%) = (volume of lithium secondary battery after 200 cycles - initial volume) / initial volume × 100

실험예 1Experimental Example 1 실험예 2Experimental Example 2 실험예 3Experimental Example 3 용량 유지율(%)Capacity retention rate (%) 초기 저항(mOhm)Initial Resistance (mOhm) 저항 증가율(%)Resistance increase rate (%) 부피 증가율(%)Volume increase rate (%) 실시예 1Example 1 92.492.4 8.548.54 5.55.5 23.423.4 실시예 2Example 2 93.593.5 8.978.97 5.15.1 21.021.0 실시예 3Example 3 95.795.7 7.457.45 3.53.5 18.418.4 실시예 4Example 4 96.396.3 7.567.56 3.23.2 15.715.7 실시예 5Example 5 97.397.3 3.453.45 2.62.6 5.45.4 실시예 6Example 6 96.796.7 4.254.25 3.13.1 6.96.9 실시예 7Example 7 98.898.8 2.472.47 1.11.1 3.43.4 실시예 8Example 8 98.398.3 3.103.10 1.41.4 4.14.1 실시예 9Example 9 91.291.2 6.236.23 10.610.6 12.312.3 실시예 10Example 10 92.392.3 5.955.95 9.79.7 10.410.4 비교예 1Comparative Example 1 85.385.3 12.5112.51 15.615.6 59.759.7 비교예 2Comparative Example 2 87.787.7 11.5411.54 13.413.4 51.351.3 비교예 3Comparative Example 3 88.588.5 11.9811.98 13.113.1 50.450.4 비교예 4Comparative Example 4 87.287.2 12.1312.13 12.812.8 48.748.7 비교예 5Comparative Example 5 88.188.1 12.5512.55 12.112.1 47.147.1 비교예 6Comparative Example 6 78.278.2 9.459.45 35.635.6 40.340.3 비교예 7Comparative Example 7 82.482.4 10.3510.35 28.428.4 45.145.1 비교예 8Comparative Example 8 79.379.3 9.989.98 32.632.6 39.439.4 비교예 9Comparative Example 9 83.883.8 11.2011.20 27.527.5 42.242.2

표 2를 참조하면, 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 비수 전해액을 사용한 실시예 1 내지 10의 리튬 이차전지는 비교예 1 내지 9의 리튬 이차전지에 비해 고온 사이클 수명 성능이 우수하고, 초기 저항이 낮고, 사이클에 따른 저항 증가율이 낮고, 사이클에 따른 부피 증가가 적은 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, the lithium secondary batteries of Examples 1 to 10 using the non-aqueous electrolyte containing the compound represented by Formula 1 have excellent high-temperature cycle life performance and initial resistance compared to the lithium secondary batteries of Comparative Examples 1 to 9. It can be seen that is low, the rate of increase in resistance according to cycles is low, and the increase in volume according to cycles is small.

Claims (15)

리튬염;
유기 용매; 및
하기 화학식 1로 표시되는 화합물;을 포함하는 비수 전해액:
[화학식 1]
Figure pat00012

상기 화학식 1에서, R1 및 R2은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 및 탄소수 6 내지 14의 아릴기 중에서 선택된 치환기이며,
R3, R4, R5, 및 R6은 서로 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 및 탄소수 6 내지 14의 아릴기로 이루어진 군에서 선택된 치환기이며,
상기 R1, R2, R3, R4, R5 및 R6 중 하나 이상의 치환기에 있어서, 하나 이상의 수소는 F, Br, Cl 및 I로 이루어진 군에서 선택된 할로겐 원소로 치환된다.
lithium salt;
organic solvents; and
A non-aqueous electrolyte containing a compound represented by Formula 1 below:
[Formula 1]
Figure pat00012

In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a substituent selected from an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and an aryl group having 6 to 14 carbon atoms,
R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 are each independently a substituent selected from the group consisting of hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 14 carbon atoms,
In at least one substituent selected from R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 , at least one hydrogen is substituted with a halogen element selected from the group consisting of F, Br, Cl and I.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 비수 전해액에 0.2중량% 내지 45중량%로 포함되는 비수 전해액.
The method of claim 1,
The non-aqueous electrolyte solution wherein the compound represented by Formula 1 is contained in the non-aqueous electrolyte solution in an amount of 0.2% to 45% by weight.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 상기 비수 전해액에 5중량% 내지 30중량%로 포함되는 비수 전해액.
The method of claim 1,
The non-aqueous electrolyte solution wherein the compound represented by Formula 1 is contained in the non-aqueous electrolyte solution in an amount of 5% to 30% by weight.
청구항 1에 있어서,
상기 할로겐 원소는 F인 비수 전해액.
The method of claim 1,
The non-aqueous electrolyte solution wherein the halogen element is F.
청구항 1에 있어서,
상기 R3, R4, R5, 및 R6 중 하나 이상의 치환기에 있어서 하나 이상의 수소가 F, Br, Cl 및 I로 이루어진 군에서 선택된 할로겐 원소로 치환되는 비수 전해액.
The method of claim 1,
A non-aqueous electrolyte solution in which at least one hydrogen in at least one substituent selected from R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 is substituted with a halogen element selected from the group consisting of F, Br, Cl, and I.
청구항 1에 있어서,
상기 R3, R4, R5, 및 R6 중 하나 이상의 치환기는 서로 독립적으로 트리플루오로메틸기 및 트리플루오로메톡시기 중에서 선택되는 비수 전해액.
The method of claim 1,
wherein at least one substituent selected from R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 is independently selected from a trifluoromethyl group and a trifluoromethoxy group.
청구항 1에 있어서,
상기 R3, R4, R5, 및 R6 중 하나 이상의 치환기는 트리플루오로메톡시기인 비수 전해액.
The method of claim 1,
The non-aqueous electrolyte solution wherein at least one substituent of R 3 , R 4 , R 5 , and R 6 is a trifluoromethoxy group.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물, 및 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 중에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 비수 전해액:
[화학식 2]
Figure pat00013

[화학식 3]
Figure pat00014

상기 화학식 2 및 화학식 3에서, R1 및 R2은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 및 탄소수 6 내지 14의 아릴기 중에서 선택된 치환기이다.
The method of claim 1,
The compound represented by Formula 1 is a non-aqueous electrolyte containing at least one selected from a compound represented by Formula 2 below and a compound represented by Formula 3 below:
[Formula 2]
Figure pat00013

[Formula 3]
Figure pat00014

In Formulas 2 and 3, R 1 and R 2 are each independently a substituent selected from an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and an aryl group having 6 to 14 carbon atoms.
청구항 8에 있어서, 상기 화학식 2 및 상기 화학식 3에 있어서, 상기 R1 및 R2은 메틸기인 비수 전해액.
The non-aqueous electrolyte solution according to claim 8, wherein in Formulas 2 and 3, R 1 and R 2 are methyl groups.
청구항 1에 있어서,
상기 리튬염은 LiPF6를 포함하는 비수 전해액.
The method of claim 1,
The lithium salt is a non-aqueous electrolyte solution containing LiPF 6 .
청구항 1에 있어서,
상기 유기 용매는 선형 카보네이트 및 고리형 카보네이트 중에서 선택된 적어도 1종을 포함하는 비수 전해액.
The method of claim 1,
The organic solvent is a non-aqueous electrolyte containing at least one selected from linear carbonates and cyclic carbonates.
청구항 1에 있어서,
상기 유기 용매는 선형 카보네이트를 포함하는 비수 전해액.
The method of claim 1,
The organic solvent is a non-aqueous electrolyte solution containing a linear carbonate.
청구항 1에 있어서,
상기 비수 전해액은 비닐렌 카보네이트, 비닐에틸렌 카보네이트, 프로판 설톤, 숙시노니트릴, 아디포니트릴, 에틸렌 설페이트, 프로펜설톤, 플루오로에틸렌 카본네이트, LiPO2F2, LiODFB(Lithium difluorooxalatoborate), LiBOB(Lithium bis-(oxalato)borate), TMSPa(3-trimethoxysilanyl-propyl-N-aniline), TMSPi(Tris(trimethylsilyl) Phosphite), 및 LiBF4-로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종의 첨가제를 더 포함하는 비수 전해액.
The method of claim 1,
The nonaqueous electrolyte solution is vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, propane sultone, succinonitrile, adiponitrile, ethylene sulfate, propensultone, fluoroethylene carbonate, LiPO 2 F 2 , LiODFB (lithium difluorooxalatoborate), LiBOB (Lithium bis-(oxalato)borate), TMSPa (3-trimethoxysilanyl-propyl-N-aniline), TMSPi (Tris(trimethylsilyl) Phosphite), and LiBF 4 - A non-aqueous electrolyte solution further comprising at least one additive selected from the group consisting of .
음극;
상기 음극에 대향하는 양극;
상기 음극 및 상기 양극 사이에 개재된 분리막; 및
청구항 1에 따른 비수 전해액;을 포함하는 리튬 이차전지.
cathode;
an anode facing the cathode;
a separator interposed between the cathode and the anode; and
A lithium secondary battery comprising a non-aqueous electrolyte solution according to claim 1 .
청구항 14에 있어서, 상기 양극은 양극 집전체; 및 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 배치된 양극 활물질층;을 포함하고,
상기 양극 활물질층은 양극 활물질을 포함하며,
상기 양극 활물질은 리튬 전이금속 복합 산화물로서, 상기 리튬 전이금속 복합 산화물에 포함된 전이금속의 전체 몰수를 기준으로 니켈을 60몰% 이상 포함하는 것인 리튬 이차전지.
The method according to claim 14, wherein the positive electrode current collector; And a positive electrode active material layer disposed on at least one surface of the positive electrode current collector;
The cathode active material layer includes a cathode active material,
The cathode active material is a lithium transition metal composite oxide, and contains 60 mol% or more of nickel based on the total number of moles of transition metals included in the lithium transition metal composite oxide.
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